반도체 제조 공장

Semiconductor fabrication plant
독일 드레스덴에 있는 Global Foundries Fab 1.큰 광장에는 큰 클린룸이 있다.
외부 이미지
image icon TSMC가 운영하는 300mm 팹 클린룸 내부 사진

마이크로 일렉트로닉스 업계에서 반도체 제조 공장(일반적으로 팹이라고도 하며 때로는 주조 공장이라고도 함)은 집적 회로와 같은 장치가 [1]제조되는 공장입니다.

팹이 기능하려면 많은 고가의 디바이스가 필요합니다.추정치에 따르면 새로운 팹을 건설하는 데 드는 비용은 10억 달러(약 30억~40억 달러)가 넘습니다.TSMC는 대만 [2]팹15 300mm 웨이퍼 제조공장에 93억달러를 투자했다.같은 회사의 견적에 따르면 그들의 미래 팹은 200억 [3]달러가 들 것으로 보인다.1990년대에 주조 공장 모델이 등장했습니다. 자체 설계를 생산하는 주조 공장은 IDM(Integrated Device Manufacturer)으로 알려져 있습니다.설계를 주조 공장에 위탁한 기업은 팹리스 반도체 회사라고 불렸습니다.자체 설계를 하지 않은 이러한 주조 공장은 퓨어 플레이 반도체 [4]주조 공장이라고 불렸습니다.

단 하나의 반점이라도 먼지 입자보다 훨씬 작은 나노 크기의 특징을 가진 마이크로 회로를 파괴할 수 있기 때문에, 팹의 중심부는 모든 먼지를 제거하기 위해 환경이 통제되는 지역인 클린룸이다.클린룸은 기계를 나노미터 크기로 정렬할 수 있도록 진동에 대해 감쇠해야 하며 온도와 습도가 좁은 대역 내에 보관해야 합니다.클린룸을 암반에 고정하는 클린룸 기초의 깊은 말뚝을 사용하거나 건설 현장을 신중하게 선택하거나 진동 댐퍼를 사용하여 제진할 수 있다.정전기를 최소화하려면 온도와 습도를 조절하는 것이 중요합니다.코로나 방전원을 사용하여 정전기를 줄일 수도 있습니다.많은 경우 다음과 같은 방법으로 팹이 건설됩니다. (위에서 아래로) 지붕에는 외기를 흡입, 정화 및 냉각하는 공기 핸들링 장치, 여러 개의 바닥 장착 팬 필터 유닛에 공기를 분배하기 위한 공기 플레넘이 포함될 수 있습니다.이러한 에어 플레넘은 클린룸 천장의 일부이기도 하고 그렇지 않을 수도 있습니다.2층 이상의 층, 환기구 프리넘, 청정실에 있는 기계의 지원 장비(예: 화학 물질 공급, 정화, 재활용 및 파괴 시스템)를 포함할 수 있는 클린 서브팹 및 전기 장비를 포함할 수 있는 1층 이상의 층이 있어야 합니다.팹은 사무실 공간도 가지고 있는 경우가 많습니다.

클린룸은 모든 제조가 이루어지는 곳으로 식각, 청소, 도핑 및 다이싱 기계 외에 사진 석판 인쇄용 스테퍼 및/또는 스캐너와 같은 집적회로 생산을 위한 기계들이 있습니다.이 모든 장치들은 매우 정밀하고 따라서 매우 비싸다.300mm 웨이퍼 가공에 사용되는 가장 일반적인 장비의 가격은 각각 70만 달러에서 400만 달러 이상이며, 일부 장비는 각각 1억3000만 달러(EUV 스캐너 등)에 달합니다.일반적인 팹에는 수백 개의 장비 항목이 있습니다.

역사

일반적으로 칩 제조 기술이 발전하려면 완전히 새로운 팹을 구축해야 합니다.과거에는 팹을 장비하는 장비가 그리 비싸지 않았고 소량 칩을 생산하는 소규모 팹이 많았다.하지만, 그 이후로 최신 장비의 비용은 새로운 팹 하나에 수십억 달러가 들 정도로 증가했습니다.

이 비용의 또 다른 부작용은 오래된 팹을 이용하기 위한 도전이었다.많은 기업에서 이러한 오래된 팹은 임베디드 프로세서, 플래시 메모리 및 마이크로 컨트롤러와 같은 고유한 시장을 위한 설계를 제작하는 데 유용합니다.그러나 제품 라인이 한정되어 있는 기업에서는 팹을 임대하거나 완전히 폐쇄하는 것이 가장 좋습니다.이는 기존 팹을 업그레이드하여 새로운 기술을 필요로 하는 디바이스를 생산하는 비용이 완전히 새로운 팹의 비용을 초과하는 경향이 있기 때문입니다.

웨이퍼를 더 크게 생산하는 추세가 있어 각 공정 단계를 한 번에 더 많은 칩에서 수행하고 있습니다.목표는 생산 비용(화학, 팹타임)을 더 많은 판매 가능한 칩에 분산시키는 것입니다.더 [citation needed]큰 웨이퍼를 처리하기 위해 기계를 개조하는 것은 불가능하거나 최소한 실행 불가능한 일입니다.그렇다고 해서 더 작은 웨이퍼를 사용하는 주조 공장이 반드시 구식이라고 할 수는 없습니다. 오래된 주조 공장은 운영 비용이 저렴하고 단순한 칩의 수율이 높으면서도 여전히 생산적일 수 있습니다.

업계는 최신 [6]웨이퍼 크기인 300mm(12인치)에서 2018년까지 450mm로 전환하는 것을 목표로 하고 있었다.2014년 3월, 인텔은 [7]2020년까지 450 mm의 도입을 예정하고 있습니다.그러나 2016년에는 이에 상응하는 공동 연구 노력이 [8]중단되었다.

여기에 반도체 칩 생산을 처음부터 끝까지 완전히 자동화하자는 움직임도 거세다.이것은 종종 "Lights-out fab" 개념이라고 불립니다.

미국 컨소시엄 SEMATECH의 연장선인 International Sematech Manufacturing Initiative(ISMI)는 "300mm Prime" 이니셔티브를 후원하고 있다.이 이니셔티브의 중요한 목표는 가전제품에서 볼 수 있는 짧은 수명 주기에 대응하여 팹이 더 많은 양의 소형 칩을 생산할 수 있도록 하는 것입니다.더 작은 로트를 쉽게 생산할 수 있고 다양한 새로운 전자기기용 칩 공급으로 효율적으로 전환할 수 있다는 논리다.또 하나의 중요한 목표는 처리 [9][10]단계 간의 대기 시간을 줄이는 것입니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ Brown, Clair; Linden, Greg (2011). Chips and change : how crisis reshapes the semiconductor industry (1st ed.). Cambridge, Mass.: MIT Press. ISBN 9780262516822.
  2. ^ 대만 중부 Gigafab 건설 시작 TSMC에 의해 발행된 웨이백 머신에서 2012-01-29 아카이브 완료, 2010년 7월 16일
  3. ^ "TSMC says 3nm plant could cost it more than $20bn - TheINQUIRER". theinquirer.net. Archived from the original on 12 October 2017. Retrieved 26 April 2018.{{cite web}}: CS1 유지보수: 부적합한 URL(링크)
  4. ^ Mutschler, Ann Steffora (2008). "Pure-play foundries comprise 84% of market, IC Insights says". Electronics News. Australia: Reed Business Information Pty Ltd, a division of Reed Elsevier Inc.
  5. ^ "SYNUS Tech".
  6. ^ 2011년 Wayback Machine에서 아카이브된 2012-07-10년 보고서 - 국제 반도체 기술 로드맵
  7. ^ "Intel says 450 mm will deploy later in decade". 2014-03-18. Archived from the original on 2014-05-13. Retrieved 2014-05-31.
  8. ^ McGrath, Dylan. "With 450mm on Ice, 300mm Shoulders Heavier Load". Retrieved 3 January 2021.
  9. ^ 칩 메이커, 낭비 방지
  10. ^ ISMI 프레스 릴리즈

레퍼런스

  • Robert Doering, Yoshio Nishi 제2판 반도체 제조기술 핸드북 (하드커버 - 2007년 7월 9일)
  • Michael Quirk와 Julian Serda의 반도체 제조 기술 (페이퍼백– 2000년 11월 19일)
  • Gary S의 반도체 제조 및 공정 제어의 기초.May 및 Costas J. Spanos (하드커버– 2006년 5월 22일)
  • The Essential Guide to Semiconductors (Essential Guide Series) by Jim Turley (페이퍼백 - 2002년 12월 29일)
  • Hwaiyu Geng의 반도체 제조 핸드북 (McGraw-Hill 핸드북) (하드커버 - 2005년 4월 27일)

추가 정보