A mikro- és nanoelektronika rohamos fejlődése töretlenül halad előre a gyorsabb és hatékonyabb eszközök felé, melyek alapjait az egyre kisebb tranzisztorok alkotják.
A csúcstechnológiás chipek esetén egyetlen eszköz több milliárd tranzisztort tartalmaz. A chipek hatékonyságának növelése az elmúlt néhány generáció esetén már nem csupán a méretcsökkenésen alapult – új, innovatív és rendkívül bonyolult, háromdimenziós nanoszerkezetű tranzisztorok szoros elrendezése és hatékony elektromos összekötése is fontos szerepet kapott. A következő generációs áramköröknek egyetlen rétege is olyan részletgazdag lesz, mintha teljes Magyarország két centiméteres felbontású térképét nyomtatnák rá egyetlen, 300 mm átmérőjű szilícium szeletre.

Hogy a végtermék teljesíteni tudja az egyre szigorodó gyártói és felhasználói követelményeket, fontos a korábban elképzelhetetlenül bonyolult szerkezetű tranzisztorok „szobrászatának” minden apró lépését különböző mérésekkel nyomon követni és ennek segítségével a gyártás lépéseit szabályozni.

A technológiai fejlődést európai vállalatok, kutatóintézetek, egyetemek együttműködése és a köztük folyó tudáscsere is jelentősen elősegíti. Ezek alappillérének számítanak az Európai Unió által támogatott együttműködési projektek, melyek ma már rendszeresnek tekinthetők ebben az iparágban. Egy-egy új technológiai lépcső („node”) fejlesztése jellemzően két projekt keretén belül halad előre, az első a technológia fejlesztését és demonstrációját, a második pedig a gyártásra való előkészítési fázist támogatja. A 2 nanométeres technológiai „node” -hoz tartozó eszközök fejlesztése az IT2 néven futó, ASML által vezetett, 32 európai és izraeli partnerintézményt magába foglaló projekt keretein belül zajlik, melynek egyetlen magyar résztvevője a Semilab Félvezető Fizikai Laboratórium Zrt.

A Semilab az IT2 projekt keretein belül optikai elven működő érintésmentes metrológiát fejleszt, melynek célja a tranzisztor „szobrászat” első fázisában („Front End of Line”) kialakított nanoszerkezetek szimmetriahibáinak érzékelése és karakterizálása. Az esetek nagy részében a tranzisztorok struktúráját szimmetrikusra tervezik, azonban a többlépcsős gyártási folyamatok során különböző hibák léphetnek fel, melyek nemkívánt aszimmetriát okozhatnak, és így az eszköz teljesítményét csökkenthetik.

Ilyen mérettartományokban a szimmetriahibák feltérképezésére a szokásos elektronsugaras képalkotó módszerek kevéssé alkalmazhatók, továbbá ezek időigényes és sokszor destruktív módszerek.

Ezeket a hibákat elméleti számolások alapján vissza lehet következtetni a kialakított struktúráról visszaverődő fény polarizációs állapotának változásából, mely spektroszkópiai Müller mátrix (MM) ellipszometria eljárással mérhető. A Semilab Európában egyedülállóként fejleszt gyártósori integrációra felkészített, teljesen automata, Müller mátrix mérésre alkalmas ellipszométert, mely technológiai demonstrációként szolgál a 2 nanométeres gyártástechnológia fejlesztése során.

A projekt a Kulturális és Innovációs Minisztérium Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alapból nyújtott támogatásával (szerződésszám 2019-2.1.3-NEMZ_ECSEL-2020-00006), valamint az ECSEL Joint Undertaking nemzetközi szervezet támogatásával, az Európai Unió Horizont 2020 kutatási és innovációs programjának társfinanszírozásával valósult meg.

www.semilab.hu

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!

The post Európai fejlesztésekkel a chipgyártás élvonalában appeared first on Műszaki Magazin.

Az új kezdeményezés résztvevői arra ösztönzik a szektor szereplőit, hogy tegyék fenntarthatóbbá tevékenységüket, első lépésként fokozva a megújuló forrásból származó energia arányát az energiamixen belül.

A Schneider Electric, az energiamenedzsment és ipari automatizálási megoldások területén vezető multinacionális vállalat a mikroelektronikai iparág egyik legnagyobb eseményén, a SEMICON West 2023-on jelentett be új, Catalyze nevű partnerségi programja elindítását. A kezdeményezéshez rögtön a rajtnál csatlakozott a világ egyik meghatározó chipgyártója, az Intel, illetve a félvezetőgyártásban és a kijelzőkhöz használt berendezések előállításában is meghatározó szerepet játszó Applied Materials Inc. A programot elindító vállalkozások arra ösztönzik a félvezetőgyártás teljes ellátási láncában érintett cégeket, hogy csatlakozzanak a Catalyze-hoz, és segítsenek felgyorsítani az iparág megújuló energiára és alacsony szén-dioxid-kibocsátásra történő átállását.

Mivel folyamatosan bővül a chipek iránti globális kereslet, az ágazat karbonlábnyoma is fokozatosan nő, ezért a félvezetőipar meghatározó szereplői úgy látták, hogy szükségszerű az összefogás a megújuló energia nagyobb mértékű felhasználásának ösztönzése és a fenntarthatóbb növekedési pálya elérése érdekében. A Catalyze résztvevőinek közös célja az lesz, hogy az iparág több ezer beszállítóját bátorítsák arra, hogy a szén-dioxid-mentesítés révén lépjenek fel az éghajlatváltozás ellen.

A SEMICON West 2023 alkalmával bemutatott Catalyze a maga nemében egyedülálló együttműködési program a félvezetőgyártás területén, azonban a Schneider Electric iparági partnerekkel összefogva már más ágazatokban is indított hasonló kezdeményezéseket. Közéjük tartozik az Energize program, amely a gyógyszeripar zöldítését tűzte ki célul, illetve a Walmart Gigaton PPA program, ami a Walmart és az értéklánca szereplői számára teszi lehetővé a megújuló energiához való hozzáférést kedvező feltételek mellett.

A Catalyze program elemei

• A félvezető értéklánc energiabeszerzési erejének egyesítése a megújuló energiával kapcsolatos projektek bevezetésének felgyorsítása érdekében.
• Lehetőséget nyújtani a beszállítóknak – akiknek saját erőből nem feltétlenül lenne erre lehetőségük -, hogy megjelenhessenek a zöldáram-vásárlási megállapodások (PPA-k) piacán.
• A szén-dioxid-kibocsátásuk csökkentésére és/vagy a programhoz való csatlakozásra kötelezettséget vállaló beszállítók további támogatása.
• A félvezető-értéklánc vállalatainak oktatása az ellátási lánccal kapcsolatos programjaikban alkalmazható működési modellek kidolgozásának fontosságáról a nettó zéró törekvések felgyorsítása érdekében.
• Több ezer beszállító egyidejű elérése a digitális technológiai platformokon keresztül, hogy gyors és mérhető lépéseket tegyenek az ellátási láncuk szén-dioxid-mentesítésében.
• Útmutató az iparág számára a következő lépések megtételéhez. A kezdeményezést elindító vállalatok együttműködnek a program fejlesztésében – beleértve a fókuszterületek és beszállítók meghatározását -, valamint arra ösztönzik a többi félvezetőgyártó céget, hogy fontolják meg a program elindítását saját értékláncuk számára.

„A Schneider Electric-nél az a célunk, hogy képessé tegyük a vállalatokat arra, hogy a lehető legtöbbet hozzák ki rendelkezésre álló energiákból és erőforrásokból, és ezzel mindenki számára közelebb hozzuk a fejlődést és a fenntarthatóságot. Küldetésünk, hogy digitális partnerként segítsünk a fenntarthatóság és az energiahatékonyság elérésében, és a Catalyze partnerségi program kiváló példa arra, hogy a kulcsfontosságú globális iparágak vállalatai hogyan működhetnek együtt a dekarbonizáció felgyorsítása érdekében”

– mondta el Peter Herweck, a Schneider Electric vezérigazgatója.

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!

The post Nagyágyúkkal összefogva zöldíti a chipgyártást a Schneider Electric appeared first on Műszaki Magazin.

A Bosch időben felismerte egyre növekvő jelentőségüket és további többmilliárd eurós beruházást jelentett be. A Bosch 2026-ig hárommilliárd eurót szán félvezető-beruházásokra egy új, mikroelektronikai és kommunikációs technológiai támogatási program (Important Project of Common European Interest (IPCEI) on Microelectronics and Communication Technologies) keretében. „A mikroelektronika a jövő, egyben döntő tényező a Bosch minden üzletágának sikerében – a holnap mobilitása, a tárgyak internete és az ’Életre tervezve’ szlogenünk jegyében megalkotott technológiák kulcsát adja kezünkbe” – hangsúlyozta Drezdában, a 2022-es Bosch Tech Day alkalmával Dr. Stefan Hartung, a Bosch igazgatóságának elnöke.

A program részeként a Bosch két új fejlesztési központ létesítését tervezi Reutlingenben, illetve Drezdában, több mint 170 millió eurónyi összköltséggel. A vállalatcsoport a következő évben emellett további 250 millió eurót fordít drezdai félvezetőgyárában újabb háromezer négyzetméter tisztahelyiség kialakítására. „A félvezetők iránti kereslet folyamatos növekedésére készülünk” – jelentette ki Hartung.

A mikroeletronika növeli Európa versenyképességét

A chipekről szóló európai jogszabályban foglaltak szerint (European Chips Act) az Európai Unió és a német szövetségi kormányzat további forrásokat fordít az európai mikroelektronikai ipari ökoszisztéma kialakítására. A célkitűzés szerint az évtized végére összességében tízről húsz százalékra dupláznák Európa globális félvezetőgyártásban elért részesedését. Az új források többségét kutatásra és fejlesztésre fordítják, melynek részeként a Bosch például két új fejlesztési központ létesítését tervezi Reutlingenben, illetve Drezdában, több mint 170 millió euró összköltséggel. A vállalat emellett drezdai félvezetőgyárában további 250 millió eurót kíván fordítani az elkövetkező év során újabb háromezer négyzetméternyi tisztahelyiség kialakítására. „Európa ki tudja használni és ki is kell aknáznia erősségeit a félvezetőiparban” – mondta Hartung. „Minden eddiginél fontosabb az európai ipar specifikus igényeinek megfelelő chipek előállítása, és nem csupán a legkisebb nanométer-tartományban.” Az elektromos mobilitási iparágban használt elektronikai komponensek például 40 és 200 nanométer közötti palettát igényelnek – pontosan ekkora méretekre tervezték a Bosch chipgyárait.

Jelentősen bővül Drezdában a 300 milliméteres gyártás

A Bosch mikroelektronikai beruházásai új fejlesztési területeket nyitnak meg a vállalatcsoport számára. „Az innovációban kivívott vezető szerep a legkisebb elektronikai alkatrészekkel, azaz a félvezető chipekkel kezdődik” – mutatott rá Hartung. A Bosch új innovációs területei közé tartoznak az úgynevezett Systems-on-Chip rendszerek, amelyekkel például a vállalat – az automatizált jármű környezetének 360 fokos érzékelésére használt – radarszenzorai válhatnak kisebbé, intelligensebbé és olcsóbban előállíthatóvá. Kifejezetten a fogyasztási cikkek üzleti szektora számára dolgozik a Bosch saját mikro-elektromechanikai rendszereinek (MEMS) továbbfejlesztésén. E technika alapjain fejlesztenek jelenleg a vállalat kutatói például új vetítőmodult, amely olyan kis méretű, hogy akár az okosszemüveg szárába is beépíthető. „Annak érdekében, hogy tovább erősítsük a mikromechanika szakterületén kivívott piacvezető pozíciónkat, a jövőben 300 milliméteres elektronikai alaplapokon (wafer) is tervezzük gyártani MEMS-érzékelőinket, amelynek kezdete 2026-ra várható. Új félvezetőgyárunk a gyártás megfelelő méretskálázására is lehetőséget kínál – amit maradéktalanul ki is szeretnénk használni” – jelentette be Hartung.

Nagy a kereslet a reutlingeni szilícium-karbid chipek iránt

Továbbra is releváns kérdés a Bosch csoport számára az új típusú félvezetők gyártása. Reutlingeni üzemében például a Bosch már 2021 vége óta gyártja nagy sorozatban szilícium-karbid (SiC) chipjeit, amelyeket a tisztán elektromos és a hibrid hajtásrendszerű gépkocsik teljesítmény-elektronikáiban alkalmaznak. Ezeknek a félvezetőknek a segítségével a vállalat akár hat százalékkal növelheti az elektromos autók hatótávját. A szilícium-karbid chipek iránt intenzív kereslet mutatkozik, a Bosch rendelésállománya pedig már a vállalat teljes kapacitását eléri, miközben a piac dinamikusan – évi 30 százalékos vagy még nagyobb ütemben – bővül. Annak érdekében, hogy még hatékonyabbá és költségtakarékosabbá váljanak a teljesítményelektronikák, a Bosch más típusú chipek alkalmazását is kutatja. „A gallium-nitrid alapú chipek elektromos mobilitási alkalmazását is vizsgáljuk, amelyek a laptop- és okostelefontöltőkben már megtalálhatók” – emelte ki Hartung. Járműves alkalmazásukhoz azonban ezeknek a chipeknek robusztusabbá kell válniuk és lényegesen magasabb, akár 1200 volt feszültséget is bírniuk kell. „Az ilyen kihívások a Bosch mérnökök munkájának része, és nagy előnyünk, hogy már régóta otthonosan mozgunk a mikroelektronika, és az autók világában is.”

A Bosch következetesen bővíti félvezetőgyártás-kapacitását

A Bosch az elmúlt években számos fejlesztést hajtott végre a félvezetőgyártás terén. A legjobb példa erre a 2021 júniusában átadott drezdai félvezetőgyár, mely 1 milliárd eurós költségvetésével a vállalatcsoport történetének legnagyobb beruházása volt. A reutlingeni félvezetőközpontban is folyamatos a bővülés: 2025-ig a Bosch mintegy 400 millió eurónyi befektetést szán a gyártókapacitás bővítésére, valamint a már meglévő gyárterületek egy részének új tisztahelyiségekké alakítására. A reutlingeni új épületrészben további 3600 négyzetméternyi ultramodern tisztahelyiséget is terveznek. A reutlingeni tisztahelyiségek területét a jelenlegi körülbelül 35 000 négyzetméterről 2025 végére több mint 44 000 négyzetméterre bővítik.

Szakértelem és nemzetközi hálózat biztosítja a sikert

A Bosch több mint 60 éve fejleszt és gyárt félvezetőket – mind az autóipari alkalmazások, mind a fogyasztói szektor számára. Reutlingeni félvezetőgyárában ötven éve készít 150 és 200 milliméteres elektronikai alaplapos (wafer) félvezetőket, Drezdában 2021 óta 300 milliméter átmérőjű lapkák szolgálnak a chipgyártás alapjául. A Reutlingenben és Drezdában előállított félvezetők között alkalmazásspecifikus integrált áramkörök (Application-specific Integrated Circuits; ASICs), mikro-elektromechanikai rendszerek (Micro Electromechanical Systems; MEMS), és teljesítmény-félvezetők is szerepelnek. A Bosch egy teljes egészében új félvezető-tesztközpontot is létesít a malajziai Penangban, ahol 2023-tól kész félvezető chipek és érzékelők vizsgálatát tervezi.

The post A Bosch további milliárdokat szán chipekre appeared first on Műszaki Magazin.

A kínai félvezetőgyártók (beleértve a memória- és logikai komponensek gyártóit is) júniusban 30,8 milliárd chipet állítottak elő, ami 43,9 százalékos növekedést jelent a 2020-as év azonos időszakához képest a kínai nemzeti statisztikai hivatal adatai szerint – írta a Southern China Morning Post. Májusban a kínai gyártók 29,9 milliárd IC-t gyártottak. Az év első hat hónapjában pedig 171,2 milliárd chipet gyártottak, ami 48,1 százalékos növekedés az előző évhez képest.

Kétségtelen, hogy 30,8 milliárd gyártott chip egy hónap alatt rengeteg. Ugyanakkor Kína júniusban 51,9 milliárd félvezetőt importált, ami azt jelenti, hogy az ország félvezető-szükségletének mintegy 37 százalékát tudta előállítani. Ez azt jelenti, hogy bár Kínának félelmetes saját kapacitása van, egyáltalán nem önellátó.

A hét elején az IC Insights kiadta a Global Wafer Capacity 2021-2025 című jelentését, amelyből kiderült, hogy Tajvan, Dél-Korea és Japán a félvezetőgyártási kapacitás tekintetében a világ három vezető országa, amelyek a globális félvezetőgyártás jóval több mint felét ellenőrzik.

A Taiwan Semiconductor Manufacturing a világ legnagyobb szerződéses logikai chipgyártója, a United Microelectronics, számos kisebb öntöde és számos DRAM-gyártó, így a globális félvezető-kibocsátás 21,4 százalékát ellenőrzi. A tajvani vállalatok az IC Insights szerint havonta akár 4,448 millió 200 mm-es egyenértékű ostyát is feldolgozhatnak.

Dél-Koreában található a Samsung Electronics és az SK Hynix, a világ két legnagyobb 3D NAND és DRAM memóriagyártója, valamint számos kisebb félvezetőgyártó vállalat. Az IC Insights adatai alapján az ország félvezető cégei 2020 végétől havonta akár 4,253 millió 200 mm-es egyenértékű ostyát is feldolgozhatnak, és mintegy 20,4 százalékos piaci részesedésük van.

A japán vállalatok már nem gyártanak vezető logikai chipeket, de az országban található a világ legnagyobb 2D/3D NAND-gyártó üzeme, amelyet a Kioxia és a Western Digital üzemeltet. Továbbá az olyan vállalatok, mint a Renesas, még mindig gyártanak chipeket különböző iparágak (köztük az autóipar) számára, és számos gyár található az országban. A japán vállalatok havonta mintegy 3,281 millió 200 mm-es egyenértékű ostyát tudnak feldolgozni, és a globális félvezetőgyártás mintegy 15,8 százalékát ellenőrzik.

Kína valójában a világ negyedik számú chipgyártója, és a havi 3,184 millió 200 mm-egyenértékű ostya kapacitásának és 15,3 százalékos részesedésének köszönhetően nagyjából egy szinten van Japánnal. Meg kell jegyezni, hogy a Kínában gyártott logikai chipek túlnyomó többségét 28 nm-es vagy régebbi node-okon dolgozzák fel, így nem igazán használhatók olyan eszközökben, amelyek valóban nagy teljesítményt igényelnek, mint például a mainstream és a high-end PC-kben. Továbbá a Samsung és az SK Hynix, amelyek Kínában is rendelkeznek gyárakkal, nem igazán törekszenek arra, hogy csúcstechnológiáikat átadják az országnak.

Az Egyesült Államok a világ legnagyobb chipgyártói között az ötödik helyen áll, 12,6 százalékos világpiaci részesedéssel, amit havi 2,633 millió darab 200 mm-es ostyával egyenértékű lapka előállítására alkalmas kapacitással. Bár nyilvánvaló, hogy az USA lemaradt Kína, Japán és Dél-Korea mögött, fontos szem előtt tartani, hogy az országban gyárakat üzemeltető amerikai vállalatok többnyire drága, magas árrésű logikai chipeket gyártanak.

A kínai félvezetőipar rendkívüli fejlődést ért el az elmúlt 20 évben, és nem látszik kifogyni a lendületből, így már az idén vagy jövőre meg fogja előzni Japánt. Mivel azonban a kínai logikai gyártók legalább öt évvel elmaradnak az olyan iparági vezetők mögött, mint az Intel, a TSMC vagy a Samsung Foundry, nem valószínű, hogy az ország egyhamar képes lesz fejlett CPU-k vagy GPU-k gyártására. Ennek ellenére a helyi ipar már most is képes kielégíteni számos kínai chiptervező igényét.

Forrás: Computerworld

The post Napi egymilliárd chipet gyárt Kína appeared first on Műszaki Magazin.