ワッフル (シリコンワッフル) はなぜ大きくなっているのか?
November 7, 2024
シリコンベースの集積回路の製造過程で,シリコンウエファーは重要な材料の1つです.ワッフルの直径と大きさは,製造プロセス全体で決定的な役割を果たしますワッファの大きさは,生産できるチップの数を決定するだけでなく,コスト,容量,品質にも直接影響を与えます.
1. ウェーファーサイズの歴史的発展集積回路の製造初期には,ウエファーの直径は比較的小さい.1960年代半ばには,シリコンウエファーの直径は通常25mm (1インチ) であった.技術の進歩と より効率的な生産の需要の増大により現代の半導体製造では,150mm (6インチ),200mm (8インチ),および300mm (12インチ) のウエーファーが一般的に使用されています.
この サイズ の 変化 は 大きく 利点 を もたらし て い ます.例えば,300mm の シリコン ウェーバー の 表面 面積 は 50 年 前 の 1 インチ の ウェーバー の 140 倍 以上 です.この面積の拡大により,生産効率とコスト効率が大幅に向上しました.
2ウェッファーサイズによる生産量とコストへの影響
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収穫 の 増加
大きめのウエファーでは,単一のウエファーでより多くのチップを生産できます.チップの構造サイズ (すなわち,設計と必要な物理空間) が同じであると仮定すると,300mmのウエフが200mmのウエフの2倍以上のチップを生産できるつまり,より大きなウエファは 生産性を大幅に高めることができます. -
コスト削減
ウェファーの面積が増加するにつれて,生産量は増加し,製造過程のいくつかの基本的なステップ (写真リトグラフィやエッチングなど) は,ウェファーのサイズに関係なく変わらない.プロセスステップを追加せずに生産効率を向上させるさらに,より大きなウエファは,より多くのチップに製造コストを分散させ,チップ1つあたりのコストを削減します.
3ウェッファーにおけるエッジ効果の改善円盤の直径が増加すると,円盤の辺の曲線が減少し,辺の損失を減らすために重要です. チップは通常は長方形で,ワッフルの辺の曲線により,完全なチップを収容することは不可能である.より小さなウエファーでは,より高い曲率のためにエッジ損失が大きい.しかし,300mmウエファーでは,この曲率は比較的小さい.縁の損失を最小限に抑えるのに役立ちます.
4. ウェーファーサイズ選択と機器互換性ワッファの大きさは,機器の選択と生産ラインの設計に影響を与えます.ワッファの直径が増加するにつれて,必要な機器もそれに応じて適応する必要があります.例えば,300mmのウエフルの加工設備は,通常,より多くのスペースと異なる技術サポートを必要とし,一般的に高価です.しかし,この投資は,より高い収益率と,より低いチップコストによって相殺できます.
さらに 300mmのウエフルの製造プロセスは 200mmのウエフルの製造プロセスよりも複雑です.高精度なロボットアームと洗練されたハンドリングシステムにより,生産プロセス中にウエフが損傷しないようにします.
5. ウェッファーサイズにおける将来の傾向
300mmのウエフルは既に高級製造に広く使用されているが,業界はさらに大きなウエフルのサイズを探求し続けています.450mmのウエフルの研究開発はすでに開始されています.将来の商業用途が期待されるワッファの大きさの増加は,生産効率を直接向上させ,コストを削減し,縁の損失を最小限に抑え,半導体製造をより経済的で効率的にします.
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