نگاهی به زنجیره ارزش یكی از پردرآمدترین صنایع دنیا؛
علوم رباتیک، خلا و پلاسما در خدمت صنعت ریزالکترونیک
به گزارش پرتوبلاگ، کارخانه های تولید نیمه هادی ها برای فعالیت خود به حدود ۴۰۰ نوع ماده اولیه نیاز دارند و تقریبا تمام عناصر موجود در جدول مندلیف در فرایند تولید نیمه هادی ها استفاده می شود.
به گزارش پرتوبلاگ به نقل از مهر، نیمه هادی ها اجزای حیاتی سازنده دنیای مدرن ما هستند، بنابراین پرداختن به زنجیره ارزش صنعت نیمه هادی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. می دانیم زنجیره ارزش یک صنعت مجموعه ای از فرآیندها را توصیف می کند که به منظور تبدیل ورودی های اقتصادی به خروجی های مدنظر در آن صنعت انجام می شوند.
زنجیره ارزش صنعت نیمه هادی که پیشرفت فناوری را در جهان امروز میسر می کند، بسیار پیچیده است. برخی شرکتهای فعال در این زنجیره نقش های متنوعی را ایفا می کنند و برخی دیگر بسیار تخصصی هستند، اما هیچ شرکت و حتی هیچ کشور واحدی به تنهایی قادر به ایفای تمام نقش های مورد نیاز برای تولید نیمه هادی ها نیست.
امروزه فرایند ساخت نیمه هادی ها عموماً با طراحی مدارها در دفاتر طراحی شروع می شود. به دفاتر طراحی اصطلاحاً «فب لس» هم گفته می شود. در این مرحله، طرحی از معماری یک تراشه به منظور بهینه سازی پارامترهای خاص همچون هزینه، مصرف انرژی و ظرفیت بر مبنای نیازهای تراشه موردنظر ترسیم می شود. از آن جایی که در هر تراشه میلیاردها ترانزیستور وجود دارد، برای طراحی تراشه ها از نرم افزارهای خودکارسازی طراحی الکترونیکی (EDA) استفاده می شود که به کمک آنها برهمکنش های اجزای یک تراشه مدیریت می شود.
طراحی تراشه ها به صورت بلوک بلوک صورت می گیرد و هر شرکتی که یکی از این بلوک ها را طراحی کند می تواند مالکیت فکری (IP) آنرا بدست آورده و به سایر شرکت ها بفروشد. بعد از اتمام مرحله ابتدایی، طرح آماده شده تراشه برای کارخانه تولید نیمه هادی ها ارسال می شود که به آن اصطلاحاً «فب»نیز گفته می شود.
براساس گزارش برنامه ملی میکروالکترونیک در معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش بنیان ریاست جمهوری، این نوع کارخانه ها با استفاده از تعداد بسیار زیاد و متنوعی از تجهیزات صنعتی و مواد شیمیایی تراشه ها را با لایه نشانی قطعات مختلفی همچون ترانزیستورها، خازن ها، مقاومت ها و … روی ویفر تولید می کنند. انجام این کار مستلزم کنترل گسترده و دقیقی بر روی فرایند تولید با استفاده از نرم افزارهای تولید و تجهیزات بسیار پیشرفته و حساس است.
فرآیندهای تولیدی انجام شده در این کارخانه ها به دو دسته مرحله پیشین خط (FEOL) و مرحله پسین خط (BEOL) تقسیم می شوند. مرحله پیشین خط (FEOL) قسمت ابتدایی تولید است که ایجاد زیرساخت و لایه نشانی اجزا بر روی ویفر انجام می شود؛ سپس در مرحله پسین خط (BEOL) اتصالات فلزی بین اجزای مختلف مدار برقرار می شود.
به منظور انجام تولید در کارخانه های تولید نیمه هادی ها، تعداد زیادی تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. ساخت این تجهیزات و استفاده از آنها در خط تولید نیازمند طیف وسیعی از علوم و فناوری های پشتیبان همچون مکانیک دقیق، فیزیک حالت جامد، رباتیک، اندازه گیری الکتریکی، خلأ، پلاسما و … است.
کارخانه های تولید نیمه هادی ها همینطور برای فعالیت خود به نزدیک به ۴۰۰ نوع ماده ی اولیه نیاز دارند. تقریبا تمام عناصر موجود در جدول مندلیف (به جز عناصر پرتوزا) در فرایند تولید نیمه هادی ها استفاده می شوند. یکی از مواد اولیه مهم، ویفر سیلیکانی است. برای تولید ویفر سیلیکانی ابتدا سنگ معدن سیلیکا استخراج می شود، سپس سیلیکان درجه متالورژیک ساخته شده و از آن سیلیکان درجه الکترونیک بدست می آید. در نهایت شمش تک کریستال تولید می شود که ویفر سیلیکانی با استفاده از آن ایجاد می شود.
در گذشته شرکت هایی همچون Intel و Fairchild هم کار طراحی ریزتراشه ها را انجام می دادند و هم آنها را می ساختند و در نهایت آنها را می فروختند. به این شرکت ها، شرکتهای طراحی و تولید یکپارچه (IDM) گفته می شد. به تدریج در طول زمان شرکتهای فب لس و فب پدید آمدند که تنها به طراحی یا ساخت ریزتراشه ها می پرداختند و نوعی تقسیم کار در طول زنجیره شکل گرفت.
حلقه دیگر زنجیره ی ارزش نیمه هادی ها کارخانه های مونتاژ و تست نیمه هادی ها (OSAT) هستند که ریزتراشه های تولیدشده بر ویفر در کارخانه های تولید نیمه هادی ها را تحویل گرفته، تست می کنند و آن هایی که سالم هستند را به شکل های مختلف بسته بندی می کنند. در نهایت تراشه های آماده شده در انواع سامانه ها همچون تلفن های همراه، لوازم خانگی، خودرو، تجهیزات نظامی و … استفاده می شوند. در واقع تولیدکنندگان سامانه ها مشتریان صنعت نیمه هادی (به خصوص ریزتراشه) هستند.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب