Actualités de l'industrie : La plus petite usine de fabrication de plaquettes au monde

Les usines de fabrication de semi-conducteurs à minimum de plaquettes sont des systèmes innovants de fabrication de semi-conducteurs utilisant des plaquettes de 0,5 pouce, réduisant ainsi considérablement l'échelle de production et les investissements par rapport aux plaquettes traditionnelles de 12 pouces. L'investissement pour ces équipements de fabrication n'est que d'environ 500 millions de yens (environ 23,8 millions de RMB), ce qui permet aux PME et aux start-ups de se lancer dans la fabrication de semi-conducteurs avec un investissement moindre.

Les origines de la technologie de fabrication de plaquettes minimales remontent à un projet de recherche lancé par l'Institut national des sciences et technologies industrielles avancées (AIST) au Japon en 2008. Ce projet visait à créer une nouvelle tendance dans la fabrication de semi-conducteurs en réalisant une production multivariée en petites séries. Cette initiative, menée par le ministère japonais de l'Économie, du Commerce et de l'Industrie, a impliqué la collaboration de 140 entreprises et organisations japonaises pour développer une nouvelle génération de systèmes de fabrication, visant à réduire considérablement les coûts et les obstacles techniques, permettant ainsi aux fabricants d'automobiles et d'électroménagers de produire les semi-conducteurs et les capteurs dont ils ont besoin.

**Avantages de la technologie de fabrication de plaquettes minimales :**

1. **Investissements en capital considérablement réduits** : Les grandes usines de fabrication de plaquettes traditionnelles nécessitent des investissements dépassant des centaines de milliards de yens, tandis que l'objectif d'investissement pour les usines de fabrication de plaquettes minimales ne représente que 1/100 à 1/1000 de ce montant. La taille réduite de chaque composant permet d'éviter de grands espaces de production ou l'utilisation de photomasques pour la formation des circuits, ce qui réduit considérablement les coûts d'exploitation.

2. **Modèles de production flexibles et diversifiés** :** Les usines de fabrication de plaquettes minimales se concentrent sur la fabrication de produits variés en petites séries. Ce modèle de production permet aux PME et aux startups de personnaliser et de produire rapidement selon leurs besoins, répondant ainsi à la demande du marché en produits semi-conducteurs personnalisés et diversifiés.

3. **Processus de production simplifiés** : L'équipement de fabrication des usines de fabrication de plaquettes minimales présente une forme et une taille identiques pour tous les processus, et les conteneurs de transport des plaquettes (navettes) sont universels pour chaque étape. Comme l'équipement et les navettes fonctionnent dans un environnement propre, il n'est pas nécessaire d'entretenir de grandes salles blanches. Cette conception réduit considérablement les coûts et la complexité de fabrication grâce à une technologie propre localisée et à des processus de production simplifiés.

4. **Faible consommation d'énergie et utilisation domestique** : Les équipements de fabrication des usines de fabrication de plaquettes minimales présentent également une faible consommation d'énergie et peuvent fonctionner sur une alimentation domestique standard de 100 V CA. Cette caractéristique permet d'utiliser ces appareils hors des salles blanches, réduisant ainsi la consommation d'énergie et les coûts d'exploitation.

5. **Cycles de fabrication raccourcis** : La fabrication de semi-conducteurs à grande échelle nécessite généralement un long délai entre la commande et la livraison, tandis que les usines de fabrication de plaquettes minimales peuvent produire la quantité requise de semi-conducteurs dans les délais impartis. Cet avantage est particulièrement évident dans des domaines comme l'Internet des objets (IoT), qui nécessitent des semi-conducteurs compacts et hautement diversifiés.

**Démonstration et application de la technologie :**

Lors du salon « CEATEC 2024 », l'organisation de promotion de la fabrication de plaquettes minimales a présenté le procédé de lithographie à l'aide d'équipements de fabrication de semi-conducteurs ultra-compacts. Lors de la démonstration, trois machines étaient disposées pour présenter le procédé de lithographie, qui comprenait le revêtement de résine, l'exposition et le développement. Le conteneur de transport des plaquettes (navette) était tenu en main, placé dans l'équipement et activé par simple pression sur un bouton. Une fois l'opération terminée, la navette était récupérée et installée sur l'appareil suivant. L'état interne et la progression de chaque appareil étaient affichés sur leurs écrans respectifs.

Une fois ces trois étapes terminées, la plaquette a été inspectée au microscope, révélant un motif portant l'inscription « Joyeux Halloween » et une illustration de citrouille. Cette démonstration a non seulement démontré la faisabilité de la technologie de fabrication de plaquettes minimales, mais aussi sa flexibilité et sa haute précision.

Par ailleurs, certaines entreprises ont commencé à expérimenter la technologie de fabrication de plaquettes minimales. Par exemple, Yokogawa Solutions, filiale de Yokogawa Electric Corporation, a lancé des machines de fabrication rationalisées et esthétiques, de la taille d'un distributeur automatique de boissons, chacune équipée de fonctions de nettoyage, de chauffage et d'exposition. Ces machines constituent une véritable chaîne de production de semi-conducteurs, et la surface minimale requise pour une « mini-usine de plaquettes » ne représente que la taille de deux courts de tennis, soit seulement 1 % de la surface d'une usine de plaquettes de 30 cm.

Cependant, les usines de fabrication de plaquettes minimales peinent actuellement à concurrencer les grandes usines de semi-conducteurs. La conception de circuits ultra-fins, notamment dans les technologies de procédés avancées (comme 7 nm et moins), nécessite encore des équipements de pointe et des capacités de production à grande échelle. Les procédés de fabrication de plaquettes de 0,5 pouce des usines de fabrication de plaquettes minimales sont plus adaptés à la fabrication de dispositifs relativement simples, tels que les capteurs et les MEMS.

Les usines de fabrication de plaquettes minimales représentent un nouveau modèle très prometteur pour la fabrication de semi-conducteurs. Caractérisées par leur miniaturisation, leur faible coût et leur flexibilité, elles devraient offrir de nouveaux débouchés aux PME et aux entreprises innovantes. Leurs avantages sont particulièrement évidents dans des domaines d'application spécifiques tels que l'IoT, les capteurs et les MEMS.

À l'avenir, à mesure que la technologie mûrit et se développe, les usines de fabrication de plaquettes minimales pourraient devenir un acteur majeur de la fabrication de semi-conducteurs. Elles offrent non seulement aux petites entreprises des opportunités d'entrer dans ce secteur, mais peuvent également entraîner des changements dans la structure des coûts et les modèles de production de l'ensemble du secteur. Atteindre cet objectif nécessitera davantage d'efforts en matière de technologie, de développement des talents et de développement de l'écosystème.

À long terme, la promotion réussie des usines de fabrication de plaquettes minimales pourrait avoir un impact profond sur l'ensemble de l'industrie des semi-conducteurs, notamment en termes de diversification de la chaîne d'approvisionnement, de flexibilité des processus de fabrication et de maîtrise des coûts. L'application généralisée de cette technologie contribuera à stimuler l'innovation et le progrès dans l'industrie mondiale des semi-conducteurs.