ข่าวสารอุตสาหกรรม: โรงงานผลิตเวเฟอร์ที่เล็กที่สุดในโลก

โรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็กเป็นระบบการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่สร้างสรรค์ซึ่งใช้เวเฟอร์ขนาด 0.5 นิ้ว ช่วยลดขนาดการผลิตและการลงทุนด้านทุนได้อย่างมากเมื่อเทียบกับเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้วแบบดั้งเดิม การลงทุนด้านทุนสำหรับอุปกรณ์การผลิตนี้อยู่ที่เพียงประมาณ 500 ล้านเยน (ประมาณ 23.8 ล้านหยวน) ช่วยให้ SMEs และสตาร์ทอัพสามารถเริ่มการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ด้วยการลงทุนที่น้อยลง

เทคโนโลยีการผลิตเวเฟอร์ขั้นต่ำสามารถสืบย้อนไปยังโครงการวิจัยที่ริเริ่มโดยสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอุตสาหกรรมขั้นสูงแห่งชาติ (AIST) ในญี่ปุ่นในปี 2551 โครงการนี้มุ่งหวังที่จะสร้างกระแสใหม่ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์โดยการผลิตแบบหลายรูปแบบและผลิตเป็นล็อตเล็ก โครงการนี้ซึ่งนำโดยกระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรมของญี่ปุ่นเกี่ยวข้องกับความร่วมมือระหว่างบริษัทและองค์กรของญี่ปุ่น 140 แห่งเพื่อพัฒนาระบบการผลิตรุ่นใหม่ โดยมุ่งหวังที่จะลดต้นทุนและอุปสรรคทางเทคนิคอย่างมีนัยสำคัญ ช่วยให้ผู้ผลิตยานยนต์และเครื่องใช้ในบ้านสามารถผลิตเซมิคอนดักเตอร์และเซ็นเซอร์ที่ต้องการได้

**ข้อดีของเทคโนโลยีการผลิตเวเฟอร์ขั้นต่ำ:**

1. **การลงทุนด้านทุนที่ลดลงอย่างมาก:** โรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดใหญ่แบบดั้งเดิมต้องใช้เงินลงทุนมากกว่าหลายร้อยพันล้านเยน ในขณะที่การลงทุนเป้าหมายสำหรับโรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็กคือเพียง 1/100 ถึง 1/1000 ของจำนวนดังกล่าว เนื่องจากอุปกรณ์แต่ละชิ้นมีขนาดเล็ก จึงไม่จำเป็นต้องใช้พื้นที่โรงงานขนาดใหญ่หรือมาสก์ภาพสำหรับการสร้างวงจร ซึ่งช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานได้อย่างมาก

2. **รูปแบบการผลิตที่ยืดหยุ่นและหลากหลาย:** โรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็กเน้นการผลิตผลิตภัณฑ์เป็นล็อตเล็กที่หลากหลาย รูปแบบการผลิตนี้ช่วยให้ SMEs และสตาร์ทอัพปรับแต่งและผลิตตามความต้องการได้อย่างรวดเร็ว ตอบสนองความต้องการของตลาดสำหรับผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ปรับแต่งได้และหลากหลาย

3. **กระบวนการผลิตที่เรียบง่าย:** อุปกรณ์การผลิตในโรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็กจะมีรูปร่างและขนาดเดียวกันสำหรับกระบวนการทั้งหมด และภาชนะขนส่งเวเฟอร์ (รถรับส่ง) เป็นแบบสากลสำหรับทุกขั้นตอน เนื่องจากอุปกรณ์และรถรับส่งทำงานในสภาพแวดล้อมที่สะอาด จึงไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาห้องสะอาดขนาดใหญ่ การออกแบบนี้ช่วยลดต้นทุนการผลิตและความซับซ้อนได้อย่างมากด้วยเทคโนโลยีสะอาดเฉพาะพื้นที่และกระบวนการผลิตที่เรียบง่าย

4. **การใช้พลังงานต่ำและการใช้พลังงานในครัวเรือน:** อุปกรณ์การผลิตในโรงงานผลิตแผ่นเวเฟอร์ขนาดเล็กยังมีการใช้พลังงานต่ำและสามารถทำงานด้วยพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ 100 โวลต์ในครัวเรือนทั่วไป คุณลักษณะนี้ช่วยให้สามารถใช้อุปกรณ์เหล่านี้ในสภาพแวดล้อมนอกห้องปลอดเชื้อได้ ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานและต้นทุนการดำเนินงานลงอีก

5. **วงจรการผลิตที่สั้นลง:** การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขนาดใหญ่โดยทั่วไปต้องใช้เวลาในการรอตั้งแต่การสั่งซื้อจนถึงการจัดส่งนาน ในขณะที่โรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็กสามารถผลิตเซมิคอนดักเตอร์ได้ตรงเวลาตามจำนวนที่ต้องการภายในกรอบเวลาที่ต้องการ ข้อได้เปรียบนี้เห็นได้ชัดโดยเฉพาะในสาขาต่างๆ เช่น อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) ซึ่งต้องการผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กที่มีการผสมผสานสูง

**การสาธิตและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี:**

ในงานนิทรรศการ "CEATEC 2024" องค์กรส่งเสริมการผลิตเวเฟอร์ขั้นต่ำได้สาธิตกระบวนการพิมพ์หินโดยใช้เครื่องมือผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กพิเศษ ในระหว่างการสาธิตนั้น มีการติดตั้งเครื่องจักรสามเครื่องเพื่อสาธิตกระบวนการพิมพ์หิน ซึ่งรวมถึงการเคลือบสารต้าน การเปิดรับแสง และการพัฒนา โดยถือภาชนะขนส่งเวเฟอร์ (กระสวยอวกาศ) ไว้ในมือ วางไว้ในอุปกรณ์ และเปิดใช้งานด้วยการกดปุ่ม เมื่อเสร็จสิ้น กระสวยอวกาศจะถูกหยิบขึ้นมาและตั้งบนอุปกรณ์ถัดไป สถานะภายในและความคืบหน้าของอุปกรณ์แต่ละชิ้นจะแสดงบนจอภาพที่เกี่ยวข้อง

เมื่อกระบวนการทั้งสามนี้เสร็จสมบูรณ์แล้ว เวเฟอร์จะถูกตรวจสอบภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ซึ่งเผยให้เห็นรูปแบบพร้อมคำว่า "Happy Halloween" และภาพประกอบฟักทอง การสาธิตนี้ไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีการผลิตเวเฟอร์ขั้นต่ำเท่านั้น แต่ยังเน้นย้ำถึงความยืดหยุ่นและความแม่นยำสูงอีกด้วย

นอกจากนี้ บริษัทบางแห่งได้เริ่มทดลองใช้เทคโนโลยีการผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่น Yokogawa Solutions ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Yokogawa Electric Corporation ได้เปิดตัวเครื่องจักรการผลิตที่มีรูปลักษณ์สวยงามและทันสมัย ​​โดยมีขนาดประมาณเครื่องจำหน่ายเครื่องดื่ม โดยแต่ละเครื่องมีฟังก์ชันสำหรับทำความสะอาด ทำความร้อน และเปิดรับแสง เครื่องจักรเหล่านี้ประกอบกันเป็นสายการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และพื้นที่ขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับสายการผลิต "โรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็ก" คือขนาดสนามเทนนิส 2 สนาม ซึ่งคิดเป็นเพียง 1% ของพื้นที่โรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้ว

อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันโรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็กต้องดิ้นรนเพื่อแข่งขันกับโรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขนาดใหญ่ การออกแบบวงจรขนาดเล็กพิเศษ โดยเฉพาะในเทคโนโลยีกระบวนการขั้นสูง (เช่น 7 นาโนเมตรและต่ำกว่า) ยังคงต้องพึ่งพาอุปกรณ์ขั้นสูงและความสามารถในการผลิตขนาดใหญ่ กระบวนการเวเฟอร์ขนาด 0.5 นิ้วของโรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็กเหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์ที่ค่อนข้างเรียบง่าย เช่น เซ็นเซอร์และ MEMS มากกว่า

โรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็กถือเป็นรูปแบบใหม่ที่มีแนวโน้มดีสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ โดยมีลักษณะเฉพาะคือมีขนาดเล็ก ต้นทุนต่ำ และมีความยืดหยุ่น คาดว่าโรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็กจะสร้างโอกาสทางการตลาดใหม่ๆ ให้กับ SMEs และบริษัทที่สร้างสรรค์นวัตกรรม ข้อได้เปรียบของโรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็กนั้นเห็นได้ชัดเจนโดยเฉพาะในพื้นที่การใช้งานเฉพาะ เช่น IoT เซ็นเซอร์ และ MEMS

ในอนาคต เมื่อเทคโนโลยีมีการพัฒนาและได้รับการประชาสัมพันธ์มากขึ้น โรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็กอาจกลายเป็นกำลังสำคัญในอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ โรงงานผลิตเวเฟอร์ขนาดเล็กไม่เพียงแต่เปิดโอกาสให้ธุรกิจขนาดเล็กเข้าสู่ตลาดเท่านั้น แต่ยังอาจผลักดันให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างต้นทุนและรูปแบบการผลิตของอุตสาหกรรมทั้งหมดอีกด้วย การบรรลุเป้าหมายนี้จะต้องใช้ความพยายามมากขึ้นในด้านเทคโนโลยี การพัฒนาบุคลากร และการสร้างระบบนิเวศ

ในระยะยาว การส่งเสริมการผลิตเวเฟอร์ขั้นต่ำที่ประสบความสำเร็จอาจส่งผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่ออุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของการกระจายห่วงโซ่อุปทาน ความยืดหยุ่นของกระบวนการผลิต และการควบคุมต้นทุน การนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในวงกว้างจะช่วยผลักดันให้เกิดนวัตกรรมและความก้าวหน้าในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ระดับโลกต่อไป