- Las fábricas de obleas más pequeñas podrían reducir drásticamente los costos iniciales de fabricación de semiconductores en todo el mundo
- Las fábricas de chips compactos pueden acelerar la formación de la fuerza laboral de semiconductores en las industrias en desarrollo
- InchFab cree que el uso es más importante que el tamaño de la oblea en la economía de los semiconductores
La industria de los semiconductores tradicionalmente ha dependido de plantas de fabricación masivas que cuestan miles de millones de dólares y requieren años antes de que comience una producción significativa de chips.
Una startup estadounidense llamada InchFab cree que muchas instalaciones pequeñas pueden reducir drásticamente esas barreras reduciendo el tamaño del propio equipo de fabricación de semiconductores.
Fundada por Mitchell Hossing, graduado del MIT, con varios colaboradores, la empresa desarrolla sistemas compactos de fabricación de salas limpias diseñados alrededor de pequeñas obleas de silicio.
Las obleas más pequeñas reducen los costes de fabricación
En lugar de construir campus industriales en expansión para procesar volúmenes masivos de obleas, InchFab comprime las capacidades de fabricación en sistemas modulares que coinciden aproximadamente con las dimensiones de los contenedores de envío.
La compañía afirma que estos sistemas cuestan entre 5 y 15 millones de dólares, lo que requiere una inversión de miles de millones de dólares mucho menor que las instalaciones de fabricación de semiconductores convencionales.
Hsing explicó que la empresa experimentó inicialmente con obleas de una pulgada porque los campos de fotolitografía estándar corresponden naturalmente a esas dimensiones físicas.
Este método rápidamente encontró complicaciones prácticas porque las obleas de una pulgada son difíciles de conseguir comercialmente y requieren corte manual a partir de sustratos grandes.
Más tarde cambió a obleas de dos pulgadas que finalmente se decidieron por un formato de cuatro pulgadas que equilibraba la practicidad con los beneficios de la miniaturización del equipo.
Según Hsing, los sistemas de fabricación retráctil cambian la física que rodea al procesamiento de plasma porque la superficie de la cámara se vuelve cada vez más dominante en comparación con el volumen interno.
Señaló que los sistemas basados en plasma tienen capas protectoras que evitan que las paredes de la cámara se degraden durante el funcionamiento.
Algunos desafíos de ingeniería se simplifican en volúmenes más bajos porque las bombas, válvulas, controladores de flujo másico y sistemas de regulación de vacío requieren volúmenes operativos más pequeños.
Hsing dice que controlar la cámara de plasma compacta simplifica muchos procesos de backend en comparación con mantener la estabilidad en grandes equipos semiconductores industriales que operan a escala continua.
Compact FAB soporta varias técnicas
InchFab afirma que sus sistemas aún realizan muchos de los procesos de fabricación de semiconductores estándar utilizados en entornos de fabricación establecidos en todo el mundo.
La compañía enumera litografía, metrología, deposición mejorada por plasma, deposición de capas atómicas, grabado en seco y múltiples técnicas de procesamiento en húmedo entre las capacidades de fabricación admitidas.
Hsing reconoció que la litografía sigue siendo la principal limitación de la empresa porque el tamaño de los objetos y la velocidad de producción todavía dependen en gran medida de las limitaciones de la tecnología de exposición.
Explicó que, en teoría, los métodos de haz de electrones podrían lograr geometrías extremadamente pequeñas, aunque las velocidades de escritura lentas reducían la practicidad para grandes volúmenes de producción.
Los críticos cuestionan si las obleas pequeñas pueden seguir siendo económicamente competitivas frente a las grandes plantas de fabricación que procesan miles de obleas mensualmente a escala industrial.
Hsing rechazó de plano esa crítica, argumentando que la economía de la fabricación depende más de las tasas de utilización y la eficiencia del capital que del tamaño de la oblea únicamente.
“A menudo podemos ser competitivos en precios hoy en día con una fundición de 8 pulgadas”, dijo Hsing al hablar de los requisitos especiales de fabricación industrial y aeroespacial.
Actualmente, la empresa presta servicios a clientes que operan en los sectores biomédico, de detección, aeroespacial, de defensa, fotónica y de semiconductores compuestos.
Todas estas áreas requieren volúmenes de producción bajos y flujos de proceso personalizados, lo cual es perfecto para InchFab.
El negocio de InchFab también implica capacitar a trabajadores para países que intentan establecer capacidades nacionales de fabricación de semiconductores sin esperar años para tener instalaciones importantes.
“No hay una manera mejor, ni más barata, de comenzar con algo como InchFab”, dijo Hsing durante una discusión sobre el programa de desarrollo de la fuerza laboral.
Sigue siendo incierto si las fábricas compactas realmente democratizan la fabricación de semiconductores.
La fabricación avanzada de chips todavía depende en gran medida del rendimiento de la litografía y de la coherencia de la fabricación.
Aún así, los pequeños sistemas de fabricación pueden volverse cada vez más atractivos para industrias especializadas donde la flexibilidad, la capacitación y el bajo capital son más importantes que la escala.
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