Ferramentas de semicondutores para prototipagem e produção de pequenos volumes

Se você está procurando desenvolver um novo dispositivo no nível de prototipagem ou para produção de baixo volume de alta mistura, se você pretende treinar seus próprios engenheiros ou compreender os fundamentos do setor de semicondutores como estudante, ou se você simplesmente deseja utilizar um laboratório por alguns dias, não procure mais, você acabou de encontrar o Minimal Fab.

O acesso a Mega Fabs reais é um desafio devido à sua localização específica, ao acesso restrito e aos altos custos. Essa dificuldade de acesso a essas instalações e ao conhecimento é o ponto em que a Minimal Fab pode realmente atender à sua criatividade, sede de conhecimento e necessidades de treinamento. Ao estabelecer uma fabricação de semicondutores sem a necessidade de uma sala limpa e utilizando apenas wafers de aproximadamente meia polegada (especificamente 12,5 mm de diâmetro), a Minimal Fab oferece inúmeras soluções personalizadas para seus projetos individuais. Sinta-se à vontade para se aprofundar nessa tecnologia e entrar em contato conosco em caso de dúvidas.

Prototipagem

Desafios do Cliente

A prototipagem de dispositivos requer várias rodadas de tentativa e erro, que podem levar de vários meses, no caso mais curto, a vários anos, no caso mais longo. Muitos dispositivos são produzidos em uma única tentativa quando fabricados em uma típica "Mega Fab", o que consome muito tempo e é extremamente caro. Além disso, a prototipagem de materiais especiais ou caros que são difíceis de produzir em wafers maiores também é um obstáculo em termos de tecnologia e custo.

Yokogawa Solução

Minimal Fab enables prototyping from a single device. The current Minimal Fab exposure process uses a maskless method, which dramatically increases the speed of research and development. Since masks are not used, it is easy to change the mask layout using CAD, which significantly reduces the cost of prototyping.
If you have a device that you would like to realize, do not hesitate to contact us. See our brochure Minimal Device Prototyping (1.9MB)

Caso de cliente: Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) Prototipagem de circuito integrado em pequena escala (março de 2021)

Temos o prazer de informar que a Yokogawa Solution Services Corporation concluiu com sucesso um protótipo de circuito integrado em pequena escala usando as ferramentas de front-end do Minimal Fab instaladas em nosso laboratório de aplicativos interno, o que nos torna a primeira empresa privada a fazer isso. Realizamos o protótipo sob contrato com a JAXA.

Pontos principais
1) Com base na SOI-CMOS "Technology 2018" for Minimal Fab desenvolvida pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada (AIST), a Yokogawa desenvolveu com sucesso um protótipo de circuito integrado em pequena escala, com uma otimização para o Yokogawa Minimal Application Laboratory.
2) As medições da forma de onda do osciloscópio confirmaram a operação normal do circuito (Fig. 3).
3) A operação normal do circuito aritmético foi confirmada na faixa de tensão de alimentação de 3 V a 1,7 V (Fig. 4).
4) Após o empacotamento, confirmamos a operação de todos os cerca de 1.000 transistores.

Desenvolvimento futuro

Depois de estabelecer um ambiente de design em colaboração com uma empresa de design de circuitos, criaremos um PDK para prototipagem e solicitaremos amplamente protótipos do dispositivo.

*O objetivo deste protótipo é estudar os métodos de garantia de qualidade, incluindo a reprodutibilidade do processo, para promover o Minimal Fabs como um sistema de fornecimento de dispositivos para o número extremamente pequeno de dispositivos necessários para espaçonaves.

Configuração das instalações

Desafio do cliente

A construção de uma linha de produção de semicondutores a partir do zero exige uma ampla especialidade experiência em equipamentos, serviços públicos e regulamentações, além de experiência na construção de instalações. Também envolve reuniões com muitos fabricantes de equipamentos e empreiteiras para discutir especificações e coordenar cronogramas.
Realizar essas tarefas por conta própria exige muito tempo e esforço, o que, por sua vez, exerce pressão sobre seu negócio principal e pode levar a uma diminuição da produtividade.

Yokogawa Solução

Nossos engenheiros, que têm uma ampla experiência em especialidade e construção, proporão um ambiente de instalação seguro e fácil de operar que leve em consideração regulamentos como a Lei de Construção Indústria, controle de substâncias tóxicas e segurança de gás de alta pressão.
 

Exemplo de configuração de instalação

Alta mistura, baixo volume

Problemas do cliente

Com o advento da era da IoT(*1), há uma necessidade crescente de produção de semicondutores de alta mistura e baixo volume.
Atualmente, a produção em massa em Mega Fabs resulta em uma produção que não atende à quantidade necessária, resultando em altos custos.

Yokogawa Solução

Com o Minimal Fabs, é possível fabricar semicondutores em uma única unidade.
Isso permite que você produza apenas o que precisa, quando precisa, eliminando o desperdício e reduzindo significativamente os custos.
Além disso, o investimento inicial é de apenas algumas centenas de milhões a vários bilhões de ienes, e os custos operacionais também são muito menores porque não são necessárias salas limpas.
Sugerimos que mesmo os clientes sem fábricas existentes explorem a possibilidade de estabelecer instalações internas de semicondutores com o Minimal Fab.

[*1] IoT: A Internet das Coisas descreve dispositivos com sensores, capacidade de processamento, software e outras tecnologias que se conectam e trocam dados com outros dispositivos e sistemas pela Internet ou outras redes de comunicação.

Curto prazo de entrega

Problemas do cliente

Na fabricação de semicondutores em Mega Fabs, é comum que a fabricação de máscaras seja cara e demorada, exigindo vários meses para ser concluída.
Portanto, há um atraso considerável no feedback do cliente para análise e modificação.

Yokogawa Solução

Com o Minimal Fab, a fabricação de máscaras não é mais necessária por causa da exposição direta, e os semicondutores podem ser concluídos em poucos dias.
Portanto, não há defasagem de tempo, ao contrário do que ocorre com os Mega Fabs. O Minimal Fab tem um tempo de resposta curto(*2), o que é extremamente útil para a prototipagem de dispositivos.

Mega Fab: leva vários meses para concluir uma máscara para produzir dispositivos de grande volume.

Fab mínimo: a exposição direta usando um dispositivo de microespelho digital (DMD) elimina a necessidade de tempo de produção de máscaras. As máscaras digitais podem ser concluídas em poucos dias. A exposição única permite um feedback rápido do resultado, o que é uma característica desse sistema.

[Tempo de resposta: no campo dos semicondutores, o termo "tempo de resposta" refere-se ao tempo total necessário para concluir um processo de fabricação ou uma tarefa específica, desde o início até a entrega final. Ele abrange todos os estágios envolvidos no ciclo de produção, incluindo projeto, fabricação, testes e quaisquer outros processos relevantes.

Padronização

Desafios do Cliente

No passado, a transição dos resultados de P&D para a produção real exigia ajustes e verificações repetidas de cada uma das centenas de processos envolvidos.
Essa transição requer um tempo considerável e, em alguns casos, a fase de produção pode não ser alcançada como resultado.

Yokogawa Solução

O Minimal Fab integra perfeitamente a P&D e a produção usando as mesmas ferramentas, abordando de forma eficaz os problemas desafiadores e demorados associados ao uso de ferramentas diferentes para cada fase. Sua padronização avançada garante uma transição suave para a fase de produção sem atrasos.
O Minimal Fab leva a padronização a um novo nível de conveniência, abrangendo não apenas o tamanho de cada ferramenta, mas também o uso de wafers de 0,5 polegada encapsulados em um shuttle mínimo padronizado (consulte a guia de vídeos).
Além disso, cada ferramenta tem o mesmo padrão interface do usuário, com um modo automático, um modo manual e um modo de manutenção. Isso permite que especialistas e novatos operem o mesmo equipamento com eficiência e facilita a transferência de conhecimento.

Detalhes

Artigos

A seguir, uma lista de artigos sobre o Minimal Fab.
No momento, não há links para exibir.

Links

Links to organizations related to Minimal Fab:
- Minimal Fab Promoting Organization
- Fab System Research Association (Website in Japanese)
- Minimal IoT Device Demonstration Lab: "Minimal Fab Experience Lecture" is available. (Website in Japanese)
- Anajix Corporation: We are planning a Minimal Fab shuttle service using our laboratory. (Website in Japanese)

Downloads

Catálogos

- Minimal Fab One-Stop Solution (1.8 MB)
- Minimal Device Prototyping (1.9 MB)
- Minimal Fab Tools List (2.0 MB)
- Yokogawa Minimal Application Laboratory (1.8 MB)

Vídeos

Resumo do Produto

- Minimal Fab Device Prototyping (Subtitle in English)
- Minimal Fab Semiconductors (Subtitle in English)
- Minimal Fab Changes the World (Subtitle in English)
- Minimal Fab for the Next Generation (Subtitle in English)