Современная электроника №3/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 26 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2024 Преимущества переноса производства микросхем малой степени интеграции на кремниевые пластины большего диаметра Исторически производство кремниевой микроэлектроники развивалось от пластин меньшего диаметра к большему по мере освоения технологий выращивания монокристаллического кремния . На сегодняшний день производство на пластинах 75–150 мм перешло от кремниевых подложек на гетероструктурные материалы , такие как арсенид галлия , ниобат лития , нитрид галлия , карбид кремния и другие . Работа со 100- миллиметровыми кремниевыми пластинами осталась в основном для учебных и исследовательских целей , в вузах и лабораториях , среди которых Tyndall National Institute, Unisonic Technologies, Universal Semiconductor Technology, Inc. (USTI), университеты Калифорнии , Мичигана , Висконсина . С 2012 г . в мире новые фабрики строятся только под пластины диметром не менее 200 мм . Карина Абагян ( АО « Микрон ») , Андрей Денисов ( НПК « ТЦ ») В России данная тенденция также прослеживается , хоть и появилась с небольшой задержкой . В настоящее время со 75–100- мм пластинами рабо - тают 4 малосерийных завода с наследо - ванными технологиями и продуктами , и , по аналогии с мировой дорожной картой развития , данные производства можно перенести на масштабные про - мышленные площадки с улучшением экономических показателей , таких как ресурсоёмкость , стоимость , технологи - ческая стабильность и коэффициент выхода годной продукции . Ниша про - изводств на 100- миллиметровых пла - стинах – аналоговые и логические микросхемы низкой интеграции . Сравним основные показатели производства микроэлектроники на 100- миллиметровых и 200- миллиме - тровых пластинах . Съём чипов на единицу площади пластины В силу технологии выращивания кремниевых монокристалльных слит - ков пластина имеет круглую форму , а чипы – прямоугольную , поэтому кра - евые зоны пластины не могут полно - стью использоваться под размещение чипов . Соответственно , действуют две закономерности : чем больше диаметр пластины , тем больше процент эффек - тивной ( используемой под рабочие чипы ) площади , и чем больше размер самого чипа , тем сильнее выражает - ся этот эффект . В табл . 1 указано , как увеличивается эффективная площадь в зависимости от диаметра пластины . На рис . 1 – влияние размера чипа на зависимость между диаметром пласти - ны и эффективной площадью . Таким образом , использование 200- мм пластин вместо 100- мм даёт увеличение съёма чипов с пластины на 5–9% и более , что напрямую отра - жается на себестоимости чипов . Снижение стоимости единицы площади чипа На 2023 г . в мире не осталось дей - ствующих фабрик , работающих на 100- миллиметровых кремниевых пла - стинах . Согласно данным TechInsights, мини - мальная себестоимость 1 см 2 100- мил - Таблица 1. Отношение : площадь , используемая для рабочих чипов / полная площадь пластины Размерчипа , мм 2 100- мм пластина 200- мм пластина 5×5 90,3% 95,1% 10×10 84,6% 92,2% 15×15 81,0% 90,3% Таблица 2. Сравнение структуры себестоимости пластин КМОП , 2 металла на 100- мм и 200- мм пластинах 200- мм 100- мм Подложка 10,5% 7,3% Трудозатраты 23,0% 38% Амортизация 6,4% 0% Обслуживание оборудования 5,6% 3,2% Непрямые трудозатраты 9,7% 24,1% Инфраструктурные системы 30,9% 15,9% Расходные материалы 13,8% 11,5% Рис . 1. Отношение : площадь , используемая для рабочих чипов / полная площадь пластины для 100- мм и 200- мм пластин