Tanie mini fabryki półprzewodników

Miniaturowe fabryki mogą produkować najnowocześniejsze półprzewodniki mocy czy elastyczne układy scalone, stosowane do etykietowania w handlu detalicznym czy elektronice użytkowej. Jak powiedzieli prezesi firm w wywiadach dla EE Times, zakłady te mogą powstać w miejscach, które dotychczas uważano za nienadające się do produkcji układów scalonych.

Fabryka prefabrykowana

Jedną z nich jest brytyjska firma Pragmatic, która twierdzi, że jej ‘Fabs-in-a-Box’ będzie kosztować o kilka rzędów wielkości mniej niż typowa fabryka układów scalonych, której cena wynosi około 20 miliardów USD, a produkcja może rozpocząć się w około jednej trzeciej czasu: - Budowa nowej linii zajmie nam zaledwie 12–14 miesięcy, podczas gdy w przypadku standardowej fabryki typowy okres to trzy do pięciu lat - mówi David Moore, dyrektor generalny Pragmatic w wypowiedzi dla EE Times. - Ponieważ sama budowa ma mniej etapów i wykorzystujemy bardziej ekonomiczne materiały, jesteśmy w stanie uzyskać bardziej zoptymalizowany koszt całego produktu.

Po drugiej stronie Atlantyku, w Stanach Zjednoczonych, firma Nanotronics udowadnia, że ​​jej Cubefabs mogą wytwarzać komponenty o parametrach prześcigających niektóre najnowocześniejsze półprzewodniki mocy.

Cubefab firmy Nanotronics to modułowa, prefabrykowana fabryka zaprojektowana do pracy w nieomal każdym miejscu na świecie - wyjątkiem są miejsca narażone na wstrząsy sejsmiczne. Choć miniaturowa fabryka dysponuje wyposażeniem produkcyjnym typowym dla półprzewodników mocy, firma twierdzi, że dzięki technologii sztucznej inteligencji, w przypadku tlenku galu, materiału z rodziny WBG, udało jej się osiągnąć nawet lepsze wyniki.

Zdaniem CEO firmy, Matthew Putman’a, kluczem do sukcesu jest wykorzystanie przez Nanotronics generatywnej sztucznej inteligencji. Putman twierdzi, że w Cubefab nie ma potrzeby stosowania sprzętu ASML ani innych kosztownych narzędzi, na których polegają typowi producenci układów scalonych:

- Nawiązaliśmy silne partnerstwa z dostawcami sprzętu, a nasze własne algorytmy i sprzęt produkowany we własnym zakresie dają nam pewność siebie. Jak informuje EE Times, firma buduje linię pilotażową w Nowym Jorku, której otwarcie nastąpi w tym roku.

Obie firmy mają odmienny rodowód. Założona w 2010 roku firma Nanotronics tworzy oparte na sztucznej inteligencji narzędzia inspekcyjne i sterowanie procesami. Pragmatic, która rozpoczęła działalność mniej więcej w tym samym czasie, produkuje elastyczne układy scalone do komunikacji bliskiego zasięgu i identyfikacji radiowej, stosowane w etykietach handlowych i urządzeniach przenośnych stosowanych w ochronie zdrowia. Ich produkty łączą technologię tranzystorów cienkowarstwowych z obróbką płytek o średnicy 300 milimetrów. - Niektóre z warstw mają grubość od pięciu do dziesięciu nanometrów - mówi Moore. - Łączymy tysiące TFT na milimetr kwadratowy. Choć nie jest to poziom węzła zaawansowanego pięcionanometrowego, to wciąż jest to bardzo złożone, zintegrowane przetwarzanie.

Firma uruchomiła swój pierwszy zakład 300 mm w zeszłym roku i aktualnie uruchamia kolejny, w którym produkcja rozpocznie się w połowie 2025 roku. Do końca roku firma ma osiągnąć zdolność produkcyjną na poziomie miliarda elastycznych układów scalonych rocznie: - Nasi klienci są zainteresowani możliwością lokalizowania produkcji bezpośrednio u nich, na miejscu. W takich przypadkach ostateczny koszt fabryki będzie zależał od jej lokalizacji i tego, jakie dokładnie narzędzia zostaną użyte, ale podstawowe założenia dotyczące oprzyrządowania i procedur produkcyjnych zawsze są będą takie same.

Jak to jest zrobione

Szef Nanotronics twierdzi, że koszt rozpoczęcia produkcji Cubefabu może wynieść zaledwie 30 mln USD. Centralny sześcian łączy ze sobą cztery pozostałe skrzydła, które są urządzeniami produkcyjnymi: - Centralny sześcian mieści współdzielone zasoby, a każde skrzydło jest dziełem sztuki – mówi na łamach EE Times Putman. - Każde skrzydłokosztuje od 30 do 40 mln USD, w zależności od specyfikacji. Możesz zacząć od jednego, a dodanie każdego kolejnego będzie tańsze. Piękno polega na tym, że produkcja nigdy się nie kończy. Ponieważ sekcje są oddzielne, możesz dobudować kolejną bez przerywania operacji.

Pragmatic zbudował już kilka fabryk typu Fabs-in-a-Box w swoim zakładzie produkcyjnym w Durham w Wielkiej Brytanii. Jedna z nich ma wymiary 20 na 30 metrów, a mimo to jest w stanie produkować miliardy elastycznych układów scalonych rocznie. Taka zbudowana fabryka zużywa również znacznie mniej energii i wody, co oznacza, że ​​produkowane w niej chipy mają o rząd wielkości mniejszy ślad węglowy. Pragmatic ma zamiar zaoferować swoim obecnym klientom swoje Fabs-in-a-Box, rozszerzając w ten sposób linię swoich produktów. Firma rozpoczyna sprzedaż układów scalonych pod marką Pragmatic, oferując jednocześnie usługi foundry klientom, którzy chcą opierać się na własnych konstrukcjach.

- Ustanawianie krajowej produkcji półprzewodników jest obecnie bardzo strategicznym elementem na świecie. Rzadko się zdarza, aby można było zbudować fabrykę w tak krótkim czasie, tak wydajnie pod względem emisji dwutlenku węgla, a jednocześnie mieć takie wolumeny, jakie my możemy osiągnąć z 600 metrów kwadratowych - miliard elastycznych układów scalonych rocznie, to naprawdę bardzo interesujący wynik i przełomowe podejście.

Podobnie mówi o swoich Cubefab Putman z Nanotronics, który twierdzi, że można je budować w miejscach, w których nigdy nie produkowano układów scalonych: - Fascynują mnie takie miejsca jak Afryka i Globalne Południe - mówi. - Są tam niewiarygodnie utalentowani w dziedzinie AI ludzie, ale produkcja półprzewodników była dla nich zbyt droga, aby się w nią zaangażować. Te regiony nigdy nie rozważyłyby wielomiliardowej fabryki, ale nasza fabryka zmienia reguły gry. […]

- Nasze modele sztucznej inteligencji uczyły się przez 15 lat, jeszcze zanim mieliśmy sztuczną inteligencję, która mogłaby je przetwarzać. Obecnie te dane są kluczowe dla wydajnego prowadzenia fabryk.

Zapraszamy na TEK.day Gdańsk, 11 września 2025. Zapisz się tutaj!