Производство микроэлектроники: Микроэлектроника в России до и после 24.02.2022 / Хабр

Содержание

Рынок микроэлектроники: Последние новости России и мира

Реклама в «Ъ» www.kommersant.ru/ad

Коммерсантъ

Коммерсантъ FM

Предыдущая страница

- $ 81,70
- € 89,75
- ¥ 11,82
- IMOEX 2639,95
Свежий Weekend Что посмотреть на выходных Валютный прогноз Свежие «Деньги» Военная операция на Украине Санкции против России Эксклюзивы «Ъ» Призыв на военную службу Андрей Колесников о Владимире Путине Пандемия коронавируса

Следующая страница

поиск по архиву:

Производство отечественных и зарубежных процессоров, чипов, микрочипов и микросхем; дефицит комплектующих для микроэлектроники, влияние нехватки чипов на рынок портативной электроники и автомобилей; квоты на закупки отечественной электроники при реализации госпрограмм; производство процессоров компаниями «Байкал Электроникс», «Ангстрем-Т» и тайваньской TSMС — последние новости и всe самое важное о рынке микроэлектроники в теме “Ъ”.

16.04.2023, 16:13

Компании все чаще проводят оценки того, как пострадают их цепочки поставок в случае войны

Рынок микроэлектроники
Hi-Tech
Мир
Тайвань и его отношения с миром
Кирилл Сарханянц
Главное
Материалы сайта

10.04.2023, 00:48

10. 04.2023, 00:48

Список отечественных производителей уменьшился вдвое

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Никита Королев
Тимофей Корнев
Главное
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №61/П от 10.04.2023, стр. 7
Архив газеты «Коммерсантъ»

30.03.2023, 01:23

Производители принтеров не вписываются в систему оценки российскости

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Никита Королев
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №54 от 30. 03.2023, стр. 9
Архив газеты «Коммерсантъ»

16.03.2023, 01:33

Объем их импорта стабилен, хотя цены растут

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Тимофей Корнев
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №44 от 16.03.2023, стр. 7
Архив газеты «Коммерсантъ»

13.03.2023, 23:01

13. 03.2023, 23:01

Транзистору, ставшему базовым элементом всей современной электроники,— 75 лет

Рынок микроэлектроники
Hi-Tech
Телекоммуникации
Никита Королев
Видео
Мультимедиа
Материалы сайта

09.03.2023, 19:45

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Кирилл Сарханянц
Лента новостей

03. 03.2023, 00:52

03.03.2023, 00:52

Отбор технологий выявит реальный спрос бизнеса в этой сфере

Рынок микроэлектроники
Экономика
Венера Петрова
Газета «Коммерсантъ» №37 от 03.03.2023, стр. 2
Архив газеты «Коммерсантъ»

27.02.2023, 00:42

Вновь поднят вопрос о ее маркировке и введении утильсбора

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Никита Королев
Тимофей Корнев
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №33/П от 27. 02.2023, стр. 9
Архив газеты «Коммерсантъ»

21.02.2023, 00:55

Блицинтервью

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Hi-Tech. Интервью
Никита Королев
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №32 от 21.02.2023, стр. 7
Архив газеты «Коммерсантъ»

21.02.2023, 00:55

21. 02.2023, 00:55

Производители РФ просят защитить их от китайских конкурентов

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Максим Буйлов
Никита Королев
Ольга Шерункова
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №32 от 21.02.2023, стр. 7
Архив газеты «Коммерсантъ»

16.02.2023, 01:01

Китайские производители чипов ждут проблем по всему миру

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Никита Королев
Тимофей Корнев
Главное
Газета «Коммерсантъ» №29 от 16. 02.2023, стр. 7
Архив газеты «Коммерсантъ»

16.02.2023, 01:01

Блицинтервью

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Евгений Хвостик
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №29 от 16.02.2023, стр. 7
Архив газеты «Коммерсантъ»

14.02.2023, 00:57

14. 02.2023, 00:57

Стоимость оборудования для выпуска микроэлектроники резко выросла

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Тимофей Корнев
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №27 от 14.02.2023, стр. 7
Архив газеты «Коммерсантъ»

13.02.2023, 00:41

Российским чипам ищут место в автомобилях

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Никита Королев
Ольга Никитина
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №26/П от 13. 02.2023, стр. 9
Архив газеты «Коммерсантъ»

10.02.2023, 00:52

Структуры госкорпорации покупают разработчика процессоров

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Атомная энергетика
Екатерина Волкова
Никита Королев
Тимофей Корнев
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №25 от 10.02.2023, стр. 9
Архив газеты «Коммерсантъ»

08. 02.2023, 01:06

08.02.2023, 01:06

Минпромторг расширяет поддержку производителей

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Анна Занина
Никита Королев
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №23 от 08.02.2023, стр. 9
Архив газеты «Коммерсантъ»

07.02.2023, 01:24

Компания заинтересовалась производством АРМ

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Тимофей Корнев
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №22 от 07. 02.2023, стр. 10
Архив газеты «Коммерсантъ»

03.02.2023, 00:49

Ажиотажный спрос опустошил склады дизайн-центров

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Никита Королев
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №20 от 03.02.2023, стр. 7
Архив газеты «Коммерсантъ»

02.02.2023, 20:31

02. 02.2023, 20:31

Выдача документов нового образца приостановлена

Рынок микроэлектроники
Общество
Телекоммуникации
Биометрические паспорта
Александр Воронов
Никита Королев
Тимофей Корнев
Главное
Материалы сайта

13.01.2023, 01:27

Госкорпорация заинтересовалась активами на рынке микроэлектроники

Рынок микроэлектроники
Телекоммуникации
Никита Королев
Главное
Эксклюзив
Газета «Коммерсантъ» №5 от 13. 01.2023, стр. 7
Архив газеты «Коммерсантъ»

Новости компаний Все

21.04.2023

АО «ДОМ.РФ»

ДОМ.РФ запустил серию практических конференций для регионов и застройщиков
21.04.2023

STONE HEDGE

STONE HEDGE стал девелопером года по версии CRE Awards
21.
04.2023
Авито

Авито запустил инструмент, позволяющий связать несколько профилей
21.04.2023

АО «ТИНЬКОФФ БАНК»

Авторизация через Tinkoff ID и мгновенная оплата c Tinkoff Pay стали доступны в RuStore

Загрузка новости…

Загрузка новости. ..

Загрузка новости…

Производство микроэлектроники | Контрактное производство

Завод «Совтест АТЕ» предлагает услуги контрактной разработки, производства и корпусирования прототипов МЭМС-устройств, микросхем и сверхъярких светодиодов по различным технологиям (включая Flip-Chip, Chip-on-Board).

(включая Flip-Chip, Chip-on-Board).

Завод предприятия «Совтест АТЕ» предлагает услуги контрактной разработки, производства и корпусирования прототипов сверхъярких светодиодов, МЭМС-устройств и микросхем по различным технологиям (включая Flip-Chip, Chip-on-Board).

Техническое оснащение участка:

Плазменная очистка V6-G
Монтаж кристаллов MAT6400
Разварка проволокой BJ820
Дозатор ABB Robotics
Печь VSS450
Сушильная печь LAC1-38A-6
Течеискатель WEB 6001R (крупных течей) и HLT 560 (средних и малых течей)
Установка опрессовки приборов в гелии WEB 8051R
установкой тестирования на отрыв CondorSigma
Установка дисковой резки SS10
Установка отмывки пластин
Установка наклейки пластин на пленку Uh214
УФ обработка для снятия адгезии Uh204
Оборудование для растяжка пластин Uh230
Тестер функциональный FT-17
Установка декорпусирования JetEtch с вытяжным шкафом
Установка шовно-роликовой сварки Pyramid
Зондовая тестовая установка

Выполняемые операции:

Изготовление изделий по технологиям Flip-Chip, Chip-on-Board и др.

;

Производственные мощности «Совтест техно» позволяют предприятию самостоятельно производить изделия микроэлектроники по различным технологиям (в том числе по технологии Flip-Chip, Chip-On-Board и др.), а также осуществлять поверхностный монтаж и проводить контроль качества производимой продукции с помощью новейшего оптического, ультразвукового, рентгеноскопического оборудования и электроконтроля от всемирно известных производителей.

Технология CoB (Chip-on-Board), то есть процесс непосредственного монтажа кристаллов на подложку, в качестве которой могут применяться печатные платы, изготовленные из стеклотекстолита или гибкие полиимидные платы, с использованием жидкого адгезива (клея) и корпусированием, выполняемым как заливка компаундом, весьма перспективна в современных технологических процессах изготовления миниатюрных электронных устройств во внешних корпусах. CoM/CoB технология позволяет быстрее и с меньшими усилиями создавать микроминиатюрные изделия, обеспечивает большую гибкость и адаптивность производственного процесса к изменениям дизайна, больше возможностей для контроля и исправления ошибок.

Разработка, производство и корпусирование электронных компонентов (система в корпусе)

Система в корпусе (System in Package, SiP) – это комбинация нескольких активных электронных компонентов различной функциональности, собранная в единый модуль, которая обеспечивает реализацию разных функций, обычно выполняемых системой или подсистемой. Система в корпусе может иметь в своем составе пассивные компоненты, МЭМС, оптические компоненты и другие корпуса и устройства.

Объединение этих компонентов в одном корпусе имеет существенные преимущества: конструкция становится меньше, легче, надежней и дешевле.

Для защиты чувствительных компонентов от внешних воздействий, кристаллы и сборки помещают в корпус. Для корпусирования наиболее широко используются металлокерамические и пластиковые корпуса.

Пластиковые корпуса в основном используются в производстве микросхем широкого применения. Керамические корпуса используются для элементов, в требовании которых есть повышенная надёжность или жёсткие условия эксплуатации.

В пластиковые корпуса, обычно, герметизируют методом молдинга – кристаллы устанавливаются на выводную рамку, разваривают выводы, а затем прессуют в пластик. Металлокерамические корпуса изготавливают отдельно и затем в них помещают кристаллы и разваривают. Методы корпусирования металлокерамических корпусов:

Шовно-роликовая сварка
Лазерная сварка
Контактная сварка
Пайка
Герметизация клеем

Автоматический монтаж кристаллов

Монтаж проволочных соединений – наиболее распространённый способ создания электрических связей между элементами в микроэлектронике. Выделяют следующие методы монтажа проволочных соединений:

Ультразвуковой – соединение материалов за счёт воздействия ультразвуком.
Термокомпрессионный – давление с подогревом. Также распространён вариант, совмещающий в себе ультразвуковой и термокомпрессионный методы – термозвук.
Контактная сварка – разновидность термокомпрессионного метода, в котором сварка происходит за счёт импульсной подачи тока через инструмент, таким образом происходит нагрев места сварки.

Автоматическая разварка кристаллов алюминиевой и золотой проволокой

Ультразвуковой – соединение материалов за счёт воздействия ультразвуком.
Термокомпрессионный – давление с подогревом. Также распространён вариант, совмещающий в себе ультразвуковой и термокомпрессионный методы – термозвук.
Контактная сварка – разновидность термокомпрессионного метода, в котором сварка происходит за счёт импульсной подачи тока через инструмент, таким образом происходит нагрев места сварки.

Автоматическое тестирование прочности соединений

Наиболее популярным видом тестирования является pull test, при котором проволочное соединение тянется крючком вертикально вверх. Этот метод тестирования может быть как разрушающим, так и неразрушающим.

Также в микроэлектронике применяется тестирование на сдвиг (shear test). Таким видом тестирования можно проверять как прочность монтажа компонентов, так и прочность шариков разварки и припоя.

Установки тестирования требуются не только для выполнения выходного контроля годности изделий, но и на этапе технологической наладки оборудования.

Установки серии Condor Sigma голландской фирмы XYZTEC предназначены для тестирования прочности соединений в различных областях, основной из которых является микроэлектроника. На данной установке может быть реализован полный спектр видов тестирования прочности, такие как отрыв, сдвиг, отрыв пинцетом, удар, давление. Наиболее частыми видами тестирования прочности в микроэлектронике являются отрыв проволочных выводов и сдвиг кристаллов. Оборудование фирмы XYZTEC позволяет производить разрушающий и неразрушающий контроль в полном соответствии, как с российскими, так и с международными стандартами.

Дополнительные услуги:

Услуги поверхностного (SMT) монтажа
Услуги выводного (THT) монтажа
Услуги монтажа/демонтажа BGA компонентов
Отмывка печатных плат
Влагозащита
Услуги реверс-инжиниринга

Что такое процесс производства микроэлектроники — производство печатных плат и сборка печатных плат

Независимо от того, хотите ли вы создать новый продукт для своего бизнеса или ищете существующий продукт для улучшения качества, процесс производства микроэлектроники является обязательным для современного человека. дневной бизнес. В условиях растущей конкуренции эти электронные устройства стали более эффективными, а процесс производства микроэлектроники больше не ограничивается традиционными методами производства на основе металлов. Эти машины могут быть полезны для всех производственных процессов, включая пластик, алюминий, стекло, медь и керамику. Даже машины могут помочь штабелировать отдельно изготовленные компоненты в медицинской промышленности. Кроме того, процесс производства микроэлектроники полезен также в индустрии развлечений и компьютерной индустрии, где необходимо создавать качественные, компактные электронные компоненты.

Модули, используемые в процессе В процессе производства микроэлектроники может присутствовать несколько различных технологических модулей. Кроме того, эти модули могут быть интегрированы или разделены различными способами в системе производства полупроводников.
Типичная система производства полупроводников может включать несколько технологических модулей, каждый из которых имеет уникальную функцию. Например, эти модули могут состоять из технологического модуля с несколькими пластинами, технологического модуля с одной пластиной, технологического модуля с широким входом или технологического модуля с двумя входами. Кроме того, каждый технологический модуль может содержать инструмент для обработки, такой как инструмент для литографии или инструмент для плазменной обработки.
Технологический модуль с одной пластиной может иметь форму входа, подходящую для одной пластины. Этот вход также может быть шире, чтобы вместить несколько путей прохода пластин. Эта запись может также включать запорный клапан. Этот клапан обеспечивает вакуумное уплотнение в закрытом состоянии. Этот клапан может использоваться для контроля давления, уровня жидкости или потока газов.
Видение DT для производства полупроводников Технологический процесс производства микроэлектроники
Несмотря на шквал пресс-релизов от различных поставщиков, рекламирующих новейшие и лучшие разработки, фабрика есть фабрика, а конкуренция между талантами жесткая. Помимо обычных подозреваемых, таких как IBM и Intel, новички борются за статус лидера. Среди них «Прикладные материалы». Недавний опрос руководителей высшего звена показал, что выручка компании снизилась в 9 раз.% по сравнению с предыдущим годом. Но это не все плохие новости. Частично причина заключается в диверсификации цепочки поставок за пределы обычных подозреваемых. Ключом к успеху является выявление и использование этих возможностей на развивающихся рынках.
Хотя компания не раскрыла никаких подробностей, упомянутая выше компания, скорее всего, будет одной из первых, кто получит этот рейтинг. Можно с уверенностью сказать, что другие фабрики последуют их примеру. Если конкуренция продолжит играть по правилам, отрасль может рассчитывать на еще более светлое будущее. Безусловно, большая часть этого успеха будет зависеть от улучшения цепочки поставок и эффективности производства.
Roll-to-Roll По сути, процесс производства микроэлектроники с рулона на рулон представляет собой метод создания полупроводниковых устройств на гибкой подложке. Этот процесс необходим в различных отраслях промышленности, включая компоненты дисплеев, энергетику, медицинские устройства и производство металлов. Обладает высокой пропускной способностью, что позволяет производить серийное производство готовых материалов. Это также может помочь сохранить технологическое превосходство и развитые возможности.
За последние два десятилетия процесс рулонного производства становится все более популярным. Среди наиболее успешных коммерческих применений — компоненты дисплеев и оптика.
Процесс производства микроэлектроники с рулона на рулон представляет собой серию процессов, которые производят полупроводниковые устройства на гибкой подложке. Процесс включает в себя наматывание материала на ролики, покрытие его дополнительными материалами, а затем нанесение его на гибкую подложку.
электронное производство в полупроводниковой и микроэлектронной среде Каждый день 100 миллиардов интегральных схем по всему миру приносят пользу. Эти чипы лежат в основе наших компьютеров, игровых консолей, телевизоров, смартфонов и других электронных устройств. Без полупроводников у нас не было бы телевизоров, смартфонов и современного медицинского диагностического оборудования. Кроме того, эти устройства обеспечивают прогресс в области вычислительной техники, связи, транспорта, экологически чистой энергии и здравоохранения.
В условиях растущей конкуренции промышленность смогла производить более компактные, быстрые и надежные электронные устройства. Микроэлектроника также позволяет устройствам быть менее дорогими. Промышленность также пытается сократить время выхода на рынок и улучшить процессы производства микроэлектроники.
Эволюция
Полупроводниковая и микроэлектронная промышленность переживает четвертую революцию. Он сочетает в себе физические и цифровые технологии, включая искусственный интеллект, робототехнику и биоинженерию. Четвертая промышленная революция включает в себя Интернет вещей (IoT), дополненную и виртуальную реальность (AR/VR) и встроенные цифровые вычисления. Эта четвертая промышленная революция меняет то, как мы живем и работаем.
Национальный институт стандартов и технологий (NIST) — единственная национальная лаборатория, занимающаяся наукой об измерениях. Он представил отчет, в котором указаны семь преднамеренных «грандиозных задач» в моделировании, симуляции и измерении. Эти проблемы будут жизненно важны для производства полупроводников.
Какие продукты используют Микроэлектроника в полупроводниковой промышленности В течение последних 20 лет микроэлектроника была доминирующей силой в электронной промышленности. Однако по мере роста многие компании впервые сталкиваются с проблемой микропроизводства. Эта тенденция будет продолжаться.
Полупроводниковая промышленность отличается огромным разнообразием продуктов и процессов. Спрос на более дешевые устройства меньшего размера продолжает расти. Это также привело к серьезным проблемам с дизайном. Тенденция, вероятно, ускорится в ближайшие годы.
Национальный центр полупроводниковых технологий работает с промышленностью на протяжении десятилетий. Это сотрудничество включает в себя интенсивные источники рентгеновского излучения, чувствительные детекторы частиц, сложные микроскопы и микроэлектронные устройства. Это позволит ученым планировать улучшения в отрасли микроэлектроники.
Эти усовершенствования будут иметь решающее значение для защиты от кибератак. Они также позволят исследователям использовать устройства ближе к штабелированию отдельно изготовленных компонентов. Это уменьшит размер лабораторного оборудования и предоставит ученым более энергоэффективные устройства.
Интернет вещей также быстро развивается. По нашим оценкам, рынок IoT будет стоить сотни миллиардов долларов в течение нескольких лет. Этот рынок будет включать носимые устройства, системы домашней безопасности, персональные компьютеры, электронное игровое оборудование и телефонные автоответчики.
Как делают микроэлектронику? Понимание того, как делать микроэлектронику, жизненно важно для понимания того, как работают компьютеры. Однако существует множество типов полупроводников, поэтому не совсем понятно, какие из них вам нужно знать. Тем не менее, вот некоторые вещи, которые вы должны знать о полупроводниках.
Интегральные схемы Интегральные схемы являются основными строительными блоками современных электронных устройств. Они создают их, комбинируя небольшие электронные компоненты, такие как резисторы, транзисторы, конденсаторы и провода.
Интегральная схема может выполнять операции, аналогичные большим дискретным электронным схемам, но в 1000 раз меньше. Он также требует меньше энергии, что помогает уменьшить размер и вес электронных приборов. Кроме того, производители могут упаковать множество схем в корпус ИС.
Аналоговые схемы В отличие от цифровых систем, аналоговые схемы менее автоматизированы и требуют большего мастерства. Аналоговые схемы могут быть простыми, например, два резистора, объединенных в делитель напряжения, или сложными, например, аудиоусилитель высокой точности. В аналоговых схемах также могут использоваться микропроцессорные технологии.
В общем, цифровые схемы более эффективны и точны, чем аналоговые. Однако реализация аналоговой схемы может быть более дорогой и сложной.
Полупроводники Те, кто смотрел телевизор или работал на компьютере, знают, что полупроводники необходимы для нашей жизни. Они позволяют нам питать и обрабатывать электрические токи и хранить информацию. Они также играют жизненно важную роль в наших транспортных, военных системах и здравоохранении. Кроме того, без них мы не смогли бы пользоваться смартфонами, часами и многими другими популярными электронными устройствами.
Кремний является наиболее распространенным полупроводниковым материалом, используемым в гетерогенной интеграции. Это химический элемент, содержащийся в природных горных породах, почве и воде. Он имеет кристаллическую структуру и является относительно прочным материалом.
Процесс сухого травления Процесс сухого травления более точен, чем жидкое травление, и обеспечивает более высокую скорость травления. Он также использует менее дорогие химикаты и оборудование. Кроме того, он лучше контролирует процесс травления и может выполняться удаленно или в вакуумной камере. В результате этот процесс часто полезен в производстве полупроводников, производстве дисплеев и микрообработке.
Процесс сухого травления включает преобразование газа в плазму в вакуумной камере. Плазма представляет собой смесь ионов, радикалов и газов. Плазма идеально подходит для травления металлов и неметаллов. Это также может помочь сохранить технологическое превосходство и развитые возможности.
Распространение Микроэлектроника является ключевым компонентом гетерогенной интеграции, будь то микроконтроллер, флэш-память NAND или DRAM. В результате они играют важную роль в обеспечении революционных изменений в мировой торговле. Кроме того, микроэлектроника сделала возможными различные прорывы в науке, технике и экономике.
Изготовление микроэлектроники представляет собой сложный процесс, сочетающий этапы химической обработки и несколько этапов фотолитографии. Традиционно источники на легирующих транзисторах помогают сохранить технологическое превосходство. Однако в условиях растущей конкуренции необходимы более сложные этапы обработки.
Самый простой процесс диффузии аналогичен процессу переноса заряда. Сначала примесные атомы попадают в полупроводниковую подложку через химические источники паров, а затем активируются отжигом.
Примеры микроэлектроники За последние пятьдесят лет микроэлектроника оказала значительное влияние на то, как работает наш мир. Компьютеры, калькуляторы, телевизоры и факсимильные аппараты — это всего лишь несколько вездесущих устройств, к которым мы привыкли. Микроэлектроника — это отрасль техники, которая занимается производством небольших электронных компонентов.
Микроэлектроника — область, которая постоянно развивается и расширяется. Многие крупные университеты начали исследования различных приложений микроэлектроники. Основное внимание в большинстве исследований уделяется уменьшению размеров компонентов. В будущем нанотехнологии будут производить меньшую по размеру, более энергоэффективную и быстродействующую микроэлектронику. Это позволит исследователям быстрее анализировать больше данных и поддерживать все более мощные возможности суперкомпьютеров.
Как сбои в цепочке поставок угрожают производству полупроводников Технологии микропроизводства
Несколько факторов привели к кризису цепочки поставок в производстве полупроводников. К ним относятся геополитическая напряженность и мировая экономика. Кроме того, производители сталкиваются с нехваткой ключевого сырья. Тем не менее, цепочка поставок полупроводников создает огромную ценность, генерируя от 45 до 125 миллиардов долларов ежегодной экономии средств.
В ответ администрация Байдена работает над улучшением производства в США. Одним из его усилий является инициатива «Сделано в Америке». Однако, хотя администрация Байдена внесла свой вклад в развитие производства в США, сбои в цепочке поставок угрожают производственному процессу. Его воздействие может варьироваться от краткосрочных сбоев в работе до долгосрочного экономического ущерба. Поэтому компаниям необходимо будет развивать устойчивость цепочки поставок, чтобы смягчить серьезность неожиданностей в цепочке поставок.
Цепочка поставок полупроводников представляет собой интегрированную сложную систему, требующую отказоустойчивости во избежание сбоев. Это особенно важно, поскольку компьютерные чипы используются во многих электронных устройствах.
Дефицит щепы сильно ударил по автомобильной промышленности. За последние два года количество грузовиков, которыми должны управлять Daimler и Volkswagen, сократилось на пять цифр. Это также отложило запуск ряда товаров бытовой электроники. И нехватка чипов повлияла на способность компаний нанимать новых работников.
Нехватка чипов только усугубится, если возникнут новые узкие места в цепочке поставок. Например, автопром уже отменил заказы, ожидая снижения спроса. В то же время некоторые подрядчики стремятся продлить работу из-за нехватки материалов.
Как микроэлектроника изменит будущее технологическое развитие Независимо от того, интересуетесь ли вы микроэлектроникой, являетесь ли вы ученым или инженером, вам предстоит многое узнать о том, как технологии изменят наше взаимодействие с окружающим миром.
Закон Мура Вопрос о том, будет ли закон Мура в микроэлектронике продолжать трансформировать технологические характеристики будущего, до сих пор является предметом споров среди отраслевых экспертов. Однако некоторые наблюдатели предположили, что закон в конечном итоге перестанет действовать.
Закон Мура определяет, что количество транзисторов в данной плотной интегральной схеме удваивается каждые два года. На протяжении десятилетий он был ключевым эталоном в микроэлектронике. Его влияние также распространилось на другие меры цифровых технологий, такие как объем памяти и улучшение датчиков.
Закон Эрума Разработанный исследователями из Университета Невады закон микроэлектроники Эрума на удивление короткий срок в конкурентной отрасли. Устройство представляет собой небольшой микропроцессор в паре с микрочипом, способным хранить огромные объемы информации, что является подвигом инженерии и информатики. Самое приятное то, что это осуществимо и доступно для среднего Джо и Джейн. Получаемые в результате микрочипы растут по мере роста популярности смартфонов и мобильных устройств. Точно так же значительно выросло количество компаний, занимающихся микроэлектроникой. И качество этих чипов только улучшается. Естественно, это сказывается на производительности и качестве работы.
Закон Суонсона Несмотря на то, что у нас есть солнечная промышленность, которая растет быстрыми темпами, мы еще не видели солнечного света наравне с углем, газом и ядерной энергией. Газовые электростанции производят пятую часть мировой электроэнергии. Так что кажется само собой разумеющимся, что электроэнергия, работающая на ископаемом топливе, никуда не денется в ближайшее время.
Закон Суонсона, основанный на ранее упомянутых, представляет собой набор последовательных наблюдений о фотоэлектрической энергетике. Самое впечатляющее наблюдение заключается в том, что стоимость фотоэлектрического элемента снижается на каждые 100% увеличения объема продаж.
У Закона есть и более скромный родственник. В отличие от солнца, стоимость строительства электростанции, работающей на угле или природном газе, в США составляет целых три доллара за ватт. Фрекинг позволяет нам извлекать природный газ из сланца по гораздо более низкой цене.
Threadwork На протяжении всего жизненного цикла электронной системы ключевыми факторами являются энергоэффективность, защита климата и устойчивость. Микроэлектроника является важнейшей движущей силой в удовлетворении этих потребностей. Усилия по исследованиям и разработкам включают передовые материалы, инструменты проектирования EDA и основную интеллектуальную собственность.
Эти исследования и разработки в области микроэлектроники будут способствовать совершенствованию технологий производства и материалов, которые позволят создавать вычислительные архитектуры следующего поколения. Они также будут поддерживать исследования и разработки в области микроэлектроники, имеющие решающее значение для задач национального центра полупроводниковых технологий.
Микроэлектроника может помочь в создании нового типа вычислительной архитектуры, которая сочетает в себе различные уровни вычислений с различной скоростью, памятью и хранилищем. Эта технология также обеспечит расширенную функциональность для будущих вычислительных потребностей.
Производство микроэлектроники с использованием «Lase-and-Place» | Особенности | Октябрь 2007 г.
Лазеры обеспечивают дальнейшую миниатюризацию электроники за счет размещения крошечных компонентов непосредственно на печатных платах.
Скотт А. Мэтьюз, Николас А. Чарипар, Кристин Меткус и Альберто Пике, Исследовательская лаборатория ВМС США

Микроэлектронные схемы традиционно изготавливаются путем размещения упакованных компонентов, таких как интегральные схемы и устройства для поверхностного монтажа, на поверхность схемы платы и соединение компонентов вместе. Однако по мере роста спроса на миниатюризацию размер этих упакованных компонентов стал ограничивающим фактором.
Существуют различные способы устранения этого ограничения; например, специализированные интегральные схемы, которые устраняют необходимость в отдельных компонентах. Вместо этого вся схема изготавливается одним махом, а затем упаковывается. Однако разработка этих однокристальных конструкций является дорогостоящей и трудоемкой, и после того, как микросхемы будут готовы, их конструкцию очень трудно изменить.
Лучшим решением для достижения желаемой плотности компонентов является размещение неупакованных компонентов внутри печатной платы. Эти электронные схемы, состоящие из встроенных компонентов и их соединений, обещают способствовать миниатюризации производства электроники. Встраивание компонентов позволяет значительно уменьшить вес и объем схемы. Это также приводит к более коротким межсоединениям и снижению паразитной индуктивности, тем самым улучшая электрические характеристики.
Встраивание пассивных компонентов, таких как резисторы и конденсаторы, внутрь печатной платы не является новой технологией. Однако встраивание активных полупроводниковых компонентов было продемонстрировано только в специализированных приложениях, потому что оголенные полупроводниковые кристаллы очень хрупкие и могут быть легко повреждены роботизированными системами (называемыми инструментами «сбора и установки»), которые устанавливают устройства на печатную плату. . Кроме того, инструменты для захвата и установки неэффективны при работе с небольшими (менее 1 мм2) или очень тонкими (толщиной менее 50 мкм) кристаллами, а также не подходят для приложений с высокой пропускной способностью (более 10 устройств в секунду). . Чтобы избежать этих ограничений, требуются новые подходы к сборке закладных голых кристаллов.
Процессы переноса устройств на основе лазера представляют собой новую альтернативу традиционным методам захвата и размещения с механическим приводом для размещения и встраивания структур размером от миллиметра до микрометра, таких как полупроводниковые кристаллы без покрытия, устройства для поверхностного монтажа и оптоэлектронные устройства, датчики, приводы и микроэлектромеханических систем (MEMS) на любую поверхность.
Концепция этого процесса, который мы называем «лазером и размещением», в принципе проста. Каждый компонент монтируется на прозрачной для лазера подложке с использованием промежуточного расходуемого полимерного слоя. При воздействии одного или нескольких лазерных импульсов жертвенный слой удаляется, а образующиеся пары высвобождают и отталкивают деталь от опоры.
Перенос с помощью лазера

Сборка достигается путем выравнивания поддерживаемого устройства над карманом, в который устройство должно быть встроено. Ультрафиолетовые лазерные импульсы формируются апертурой и фокусируются для освещения отдельного устройства, установленного на опоре, известной как лента. Синхронизируя движение ленты и принимающей подложки под ней с запуском лазерного импульса, можно переместить данное устройство в выбранный карман, как показано на рисунке 1. Система формирования изображения на пути лазерного импульса, представленный камерой на рисунке, используется для правильного совмещения каждого устройства с карманом на принимающей подложке. Этот процесс может осуществляться на больших скоростях (более 100 устройств в секунду) с точной поперечной точностью (в пределах 25 мкм) на короткие расстояния перемещения от опоры (около 100 мкм).
Рис. 1. Основные компоненты лазерной системы захвата и установки включают в себя лазер, «ленту» с размещаемыми компонентами и подложку, на которую эти компоненты будут размещаться.

Использование лазерных процессов переноса для выпуска и сборки субмиллиметровых деталей первоначально изучалось Holmes et al. ¹ Авторы впервые продемонстрировали использование процессов лазерного переноса для пакетной сборки МЭМС-структур. Несмотря на достигнутый с ними успех, эта группа не пыталась применить этот процесс для переноса функционального полупроводникового кристалла без покрытия. В Исследовательской лаборатории ВМС США мы недавно продемонстрировали, что с помощью абляционного процесса переноса с помощью УФ-лазера можно наносить лазером полупроводниковые полупроводниковые полупроводниковые кристаллы, не повреждая их. Процесс позволяет перемещать устройства размером от 0,1 до 10 мм ² на поверхность принимающей подложки или в предварительно обработанные лазером карманы в пластиковой или керамической подложке. ² Этот процесс относится к классу методов, известных как лазерная прямая запись.
Лазерная прямая запись — это общий термин, охватывающий несколько лазерных процессов, которые позволяют создавать узоры непосредственно на подложках без использования литографии или масок. Эти процессы могут добавлять или удалять материалы, модифицировать сами материалы и, как уже было описано, передавать полные устройства или их части. Процессы прямой лазерной записи позволяют не только поместить деталь в гнездо на печатной плате, но также могут сначала создать гнездо и применить электрические межсоединения к детали после того, как она будет на месте. Сложные узоры в двух и трех измерениях могут быть выполнены путем перемещения ленты и печатной платы, а также путем сканирования и модуляции лазерного луча.
Техника прямой лазерной аддитивной записи с большим успехом использовалась для переноса многокомпонентных жидких или гелевых систем. ³ В этих случаях наносимый материал суспендируют или растворяют в растворителе (органическом или водном), образуя сложную жидкость или чернила, которые наносятся в виде пленки на прозрачную ленту. Когда чернила поглощают лазерный импульс, небольшая часть летучего растворителя испаряется и выталкивает оставшиеся чернила с ленты.
Перенос чернил на принимающую подложку происходит при низкой плотности потока лазерного излучения (<100 мДж/см ² ), а значит, краска переносится без существенного изменения ее свойств. Сохранение свойств чернил имеет важное значение при печати электронными чернилами для формирования металлических межсоединений, поскольку это позволяет рисункам, нанесенным на шероховатые или изогнутые поверхности или на ступени различной высоты, оставаться непрерывными и конформными. Этот процесс лазерной печати успешно изготавливает датчики, микробатареи, межсоединения, антенны и солнечные элементы. ⁴
Полимерный слой

Использование тонкого расходуемого полимерного слоя вместо летучего растворителя для прикрепления отдельных полупроводников с открытым кристаллом, компонентов для поверхностного монтажа или любой другой детали к прозрачной ленте позволяет снимать и перемещать деталь с помощью одного лазерного импульса. Ключом к этому процессу является выбор и обработка расходуемого полимерного слоя. Выбирая полимеры, которые полностью разлагаются на летучие побочные продукты под воздействием лазерного импульса, можно использовать образующиеся пары для отталкивания детали от ленты. Чтобы перенос происходил воспроизводимым образом и чтобы свести к минимуму возможность повреждения устройств, расходуемая полимерная пленка должна быть обработана в тонкий и однородный слой.
Затем на этот слой помещают устройства, и полимер отвердевает, таким образом, устройства крепятся к ленточной опоре. Для этой цели мы использовали несколько фотополимеров, таких как фоторезисты. В левой части рисунка 2 показана схема процесса переноса устройства в зависимости от времени, тогда как в правой части показаны стробоскопические микрофотографии, сделанные через временные интервалы, соответствующие временным интервалам, указанным на схеме.
Рис. 2. Схема слева и фотографии справа показывают процесс лазерного переноса как функцию времени. На микрофотографиях показан перенос 1-мм ² кремниевые подложки. В а и г лазерный импульс еще не достиг расходуемого полимерного слоя, и устройство все еще прикреплено к ленте. В b и e лазер абляции полимера, вызывая его испарение, что приводит к сбрасыванию устройства с ленты. Обратите внимание на яркую вспышку от аблированного полимера, почти полностью охватившего подложку в e. В c и f устройство высвобождается и перемещается от ленты к принимающей подложке (не показано).

Процесс лазерной установки является бесконтактным методом и, таким образом, позволяет перемещать крошечные и ультратонкие устройства, которые легко могут быть повреждены механическими инструментами для установки. Применяя этот метод к различным типам полупроводниковых кристаллов без покрытия, мы продемонстрировали, что можно без повреждений перемещать целые устройства с активной поверхностью, обращенной к лазерному импульсу. Таким образом, устройства встраиваются контактными площадками вверх, что позволяет печатать необходимые межсоединения лазером. На рисунке 3 схематическая последовательность слева показывает шаги, связанные с лазерным внедрением устройства внутрь подложки. На фотографиях справа показан массив светодиодов, встроенный лазером, на гибкой полиимидной подложке.

Рис. 3. На рисунках от a до c показаны шаги, необходимые для лазерного встраивания устройства в предварительно обработанный лазером карман, а затем лазерная печать металлических шаблонов, необходимых для соединения устройства с остальной частью схемы, а на d д — фотографии работающей встроенной схемы, изготовленной с использованием этих шагов.

Схема состоит из массива синих светодиодов без кристаллов, каждый из которых лазером перенесен в обработанные лазером карманы на гибкой полиимидной подложке толщиной 125 мкм. После переноса на светодиоды с голым кристаллом наносится полимер, а линии серебряных наночернил печатаются лазером для формирования межсоединений, необходимых для индивидуальной адресации каждого из устройств.
Преимущества процесса «лазер-и-место» становятся очевидными, когда этот метод используется для переноса разнородных типов устройств и компонентов. Можно размещать и собирать разнородные компоненты или детали на одной и той же подложке, просто устанавливая ленты с разными компонентами под лазерным лучом. Эта простая возможность невозможна с традиционными инструментами для захвата и размещения, которые необходимо регулировать для соответствия различным размерам и формам. При использовании лазерного подхода достаточно простой регулировки апертуры, определяющей размер и форму лазерного луча. Совершенно непохожие детали, начиная от голого кристалла с одним светодиодом и заканчивая микрообработанными шестернями, можно перемещать рядом друг с другом с помощью одного и того же инструмента, просто меняя ленты (рис. 4). Кроме того, металлические узоры также можно печатать лазером, заменив ленту на ленту с серебряными чернилами (рис. 4, справа).
Рис. 4. На фото слева показана голая матрица разных размеров, помещенная на пенни для сравнения размеров. На фото справа показано произвольное расположение различных типов компонентов и деталей, перенесенных на пластиковую подложку с помощью процесса лазерного позиционирования. Работа в центре соответствует схеме лазерного переноса и была напечатана лазером с использованием серебряных металлических наночернил.

Лазерные методы переноса, подобные описанному здесь, позволяют модифицировать и настраивать встроенные схемы для конкретных приложений. Кроме того, требуемую схему схемы можно легко изменить, чтобы она соответствовала желаемому форм-фактору. Такие возможности позволяют размещать микроэлектронные системы в местах, недоступных для текущих производственных процессов. Примером такой потребности является размещение компонентов на гибких или изогнутых подложках, где требуется дешевое, чистое и точное изготовление микроэлектронных схем для следующего поколения портативной гибкой электроники. Много работы еще предстоит сделать, и место достигнет уровня сложности, требуемого миром коммерческого производства микроэлектроники; однако его простота и универсальность делают его многообещающим методом сборки микроэлектронных систем следующего поколения.
Благодарности
Авторы выражают признательность за поддержку Управления военно-морских исследований, а также за вклад членов группы лазерного прямого письма NRL Рэя Ауена, Хынсу Кима и Тома Сатто.
Познакомьтесь с авторами
Скотт А. Мэтьюз — инженер-материаловед в Исследовательской лаборатории ВМС США и доцент электротехники в Католическом университете Америки; электронная почта: [электронная почта защищена].
Кристин Меткус — научный сотрудник Исследовательской лаборатории ВМС США; электронная почта: [электронная почта защищена].
Альберто Пике — физик-исследователь и руководитель отдела электронных и оптических материалов и устройств Исследовательской лаборатории ВМС США; электронная почта: [электронная почта защищена].
Ссылки

1. А. Холмс и С.М. Сайдам (1998). Процесс жертвенного слоя с лазерным выпуском для серийной сборки. J МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ , Vol.