ข่าวอุตสาหกรรม: Fab เวเฟอร์ที่เล็กที่สุดในโลก

โรงงานเวเฟอร์ขั้นต่ำคือระบบการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่ใช้เวเฟอร์ขนาด 0.5 นิ้ว ซึ่งช่วยลดขนาดการผลิตและการลงทุนด้านทุนได้อย่างมากเมื่อเทียบกับเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้วแบบดั้งเดิม การลงทุนสำหรับอุปกรณ์การผลิตนี้มีมูลค่าเพียงประมาณ 500 ล้านเยน (ประมาณ 23.8 ล้านหยวน) ซึ่งช่วยให้ SMEs และสตาร์ทอัพสามารถเริ่มการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ด้วยการลงทุนที่ต่ำกว่า

ต้นกำเนิดของเทคโนโลยีการผลิตแผ่นเวเฟอร์ขั้นต่ำสามารถย้อนกลับไปสู่โครงการวิจัยที่ริเริ่มโดยสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอุตสาหกรรมขั้นสูงแห่งชาติ (AIST) ในญี่ปุ่นในปี 2551 โครงการนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างเทรนด์ใหม่ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ด้วยการบรรลุความหลากหลายที่หลากหลาย , การผลิตชุดเล็ก โครงการริเริ่มนี้นำโดยกระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรมของญี่ปุ่น โดยเกี่ยวข้องกับความร่วมมือระหว่างบริษัทและองค์กรของญี่ปุ่น 140 แห่งเพื่อพัฒนาระบบการผลิตรุ่นใหม่ โดยมีเป้าหมายเพื่อลดต้นทุนและอุปสรรคทางเทคนิคลงอย่างมาก ช่วยให้ผู้ผลิตยานยนต์และเครื่องใช้ในบ้านสามารถผลิตเซมิคอนดักเตอร์ได้ และเซ็นเซอร์ที่พวกเขาต้องการ

**ข้อดีของเทคโนโลยี Fab Wafer ขั้นต่ำ:**

1. **ลดการลงทุนลงอย่างมาก:** โรงงานเวเฟอร์ขนาดใหญ่แบบดั้งเดิมต้องใช้เงินลงทุนเกินแสนล้านเยน ในขณะที่เป้าหมายการลงทุนสำหรับโรงงานเวเฟอร์ขั้นต่ำเพียง 1/100 ถึง 1/1000 ของจำนวนนั้น เนื่องจากอุปกรณ์แต่ละชิ้นมีขนาดเล็ก จึงไม่จำเป็นต้องมีพื้นที่โรงงานขนาดใหญ่หรือโฟโตมาสก์เพื่อสร้างวงจร ซึ่งช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานได้อย่างมาก

2. **รูปแบบการผลิตที่ยืดหยุ่นและหลากหลาย:** โรงงานเวเฟอร์ขั้นต่ำเน้นที่การผลิตผลิตภัณฑ์ชุดเล็กที่หลากหลาย รูปแบบการผลิตนี้ช่วยให้ SMEs และสตาร์ทอัพสามารถปรับแต่งและผลิตตามความต้องการได้อย่างรวดเร็ว ตอบสนองความต้องการของตลาดสำหรับผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ปรับแต่งได้และหลากหลาย

3. **กระบวนการผลิตที่ไม่ซับซ้อน:** อุปกรณ์การผลิตในโรงงานผลิตเวเฟอร์ขั้นต่ำมีรูปร่างและขนาดเท่ากันในทุกกระบวนการ และคอนเทนเนอร์ขนส่งเวเฟอร์ (กระสวย) เป็นแบบสากลสำหรับแต่ละขั้นตอน เนื่องจากอุปกรณ์และรถรับส่งทำงานในสภาพแวดล้อมที่สะอาด จึงไม่จำเป็นต้องดูแลห้องสะอาดขนาดใหญ่ การออกแบบนี้ช่วยลดต้นทุนการผลิตและความซับซ้อนได้อย่างมากด้วยเทคโนโลยีสะอาดเฉพาะที่และกระบวนการผลิตที่เรียบง่าย

4. **การใช้พลังงานต่ำและการใช้พลังงานในครัวเรือน:** อุปกรณ์การผลิตในโรงงานผลิตเวเฟอร์ขั้นต่ำยังมีการใช้พลังงานต่ำและสามารถทำงานโดยใช้ไฟ AC100V มาตรฐานในครัวเรือน คุณลักษณะนี้ทำให้อุปกรณ์เหล่านี้สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมภายนอกห้องปลอดเชื้อ ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานอีกด้วย

5. **วงจรการผลิตที่สั้นลง:** การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขนาดใหญ่มักต้องใช้เวลารอนานตั้งแต่สั่งจนถึงการจัดส่ง ในขณะที่โรงงานผลิตเวเฟอร์ขั้นต่ำสามารถผลิตได้ตรงเวลาตามปริมาณเซมิคอนดักเตอร์ที่ต้องการภายในกรอบเวลาที่ต้องการ ข้อได้เปรียบนี้เห็นได้ชัดเจนโดยเฉพาะในด้านต่างๆ เช่น Internet of Things (IoT) ซึ่งต้องการผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กและผสมสูง

**การสาธิตและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี:**

ที่นิทรรศการ "CEATEC 2024" องค์กรส่งเสริม Fab Wafer Fab ขั้นต่ำได้สาธิตกระบวนการพิมพ์หินโดยใช้อุปกรณ์การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กพิเศษ ในระหว่างการสาธิต มีการจัดเครื่องจักรสามเครื่องเพื่อแสดงกระบวนการพิมพ์หิน ซึ่งรวมถึงการเคลือบต้านทาน การเปิดรับแสง และการพัฒนา คอนเทนเนอร์ขนส่งเวเฟอร์ (กระสวย) ถูกถือไว้ในมือ วางลงในอุปกรณ์ และเปิดใช้งานด้วยการกดปุ่มเพียงปุ่มเดียว หลังจากเสร็จสิ้น รถรับส่งก็ถูกหยิบขึ้นมาและนำไปติดตั้งบนอุปกรณ์เครื่องถัดไป สถานะภายในและความคืบหน้าของแต่ละอุปกรณ์แสดงบนจอภาพที่เกี่ยวข้อง

เมื่อกระบวนการทั้งสามนี้เสร็จสิ้น เวเฟอร์จะถูกตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ ซึ่งเผยให้เห็นรูปแบบที่มีคำว่า "สุขสันต์วันฮาโลวีน" และภาพประกอบฟักทอง การสาธิตนี้ไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีการผลิตแผ่นเวเฟอร์ขั้นต่ำเท่านั้น แต่ยังเน้นย้ำถึงความยืดหยุ่นและความแม่นยำสูงอีกด้วย

นอกจากนี้ บางบริษัทยังได้เริ่มทดลองใช้เทคโนโลยีการผลิตเวเฟอร์ขั้นต่ำอีกด้วย ตัวอย่างเช่น Yokogawa Solutions ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Yokogawa Electric Corporation ได้เปิดตัวเครื่องจักรการผลิตที่ได้รับการปรับปรุงให้มีความสวยงามและสวยงาม โดยมีขนาดประมาณตู้จำหน่ายเครื่องดื่ม โดยแต่ละเครื่องมีฟังก์ชันสำหรับทำความสะอาด การทำความร้อน และการสัมผัส เครื่องจักรเหล่านี้สร้างสายการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และพื้นที่ขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับสายการผลิต "มินิเวเฟอร์แฟบ" คือขนาดของสนามเทนนิส 2 สนามเท่านั้น หรือเพียง 1% ของพื้นที่ของแฟบเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้ว

อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันโรงงานผลิตเวเฟอร์ขั้นต่ำต้องดิ้นรนเพื่อแข่งขันกับโรงงานเซมิคอนดักเตอร์ขนาดใหญ่ การออกแบบวงจรที่มีความละเอียดเป็นพิเศษ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเทคโนโลยีกระบวนการขั้นสูง (เช่น 7 นาโนเมตรและต่ำกว่า) ยังคงต้องอาศัยอุปกรณ์ขั้นสูงและความสามารถในการผลิตขนาดใหญ่ กระบวนการเวเฟอร์ขนาด 0.5 นิ้วของแฟบเวเฟอร์ขั้นต่ำเหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์ที่ค่อนข้างเรียบง่าย เช่น เซ็นเซอร์และ MEMS

โรงงานเวเฟอร์ขั้นต่ำถือเป็นรูปแบบใหม่ที่มีแนวโน้มสูงสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ด้วยลักษณะพิเศษของการย่อขนาด ต้นทุนต่ำ และความยืดหยุ่น สิ่งเหล่านี้จึงถูกคาดหวังให้มอบโอกาสทางการตลาดใหม่ๆ สำหรับ SMEs และบริษัทที่มีนวัตกรรม ข้อดีของการผลิตเวเฟอร์ขั้นต่ำจะเห็นได้ชัดโดยเฉพาะในการใช้งานเฉพาะด้าน เช่น IoT เซ็นเซอร์ และ MEMS

ในอนาคต เมื่อเทคโนโลยีเติบโตเต็มที่และได้รับการส่งเสริมเพิ่มเติม โรงงานเวเฟอร์ขั้นต่ำอาจกลายเป็นกำลังสำคัญในอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ พวกเขาไม่เพียงแต่เปิดโอกาสให้ธุรกิจขนาดเล็กเข้าสู่สาขานี้เท่านั้น แต่ยังอาจผลักดันให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างต้นทุนและรูปแบบการผลิตของอุตสาหกรรมทั้งหมดอีกด้วย การบรรลุเป้าหมายนี้จะต้องใช้ความพยายามมากขึ้นในด้านเทคโนโลยี การพัฒนาผู้มีความสามารถ และการสร้างระบบนิเวศ

ในระยะยาว การส่งเสริมการผลิตแผ่นเวเฟอร์ขั้นต่ำที่ประสบความสำเร็จอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่ออุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของการกระจายห่วงโซ่อุปทาน ความยืดหยุ่นของกระบวนการผลิต และการควบคุมต้นทุน การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้อย่างแพร่หลายจะช่วยขับเคลื่อนนวัตกรรมและความก้าวหน้าในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ระดับโลก