Прогноз предельных параметров МОП приборов

Специализация кремниевой технологии проявляется уже сейчас, однако, за рубежом 80 нм вероятно произойдет полное разделение технологических процессов для процессоров, памяти и мобильного оборудования с автономным питанием. Для скоростных процессоров допустимо применение сложных систем охлаждения и наличие токов утечки в КМОП приборах. Прогноз предельных параметров приборов для процессоров:

· рабочая температура –40 – –170 ^оС;

· напряжение питания 0,5 – 0,8 В;

· длина канала 14 – 18 нм;

· толщина подзатворного окисла 1,0 – 1,2 нм.

В схемах памяти утечки недопустимы. Будут использоваться транзисторы разных типов для накопителя и блоков управления. Охлаждение тоже нежелательно. Прогноз параметров дает следующие величины:

· рабочая температура до 85 ^оС;

· напряжение питания 1,2 – 1,5 В;

· длина канала 40 – 50 нм;

· толщина подзатворного окисла 2,5 – 3,0 нм.

Для портативного оборудования с автономным питанием:

· рабочая температура до 85 ^оС;

· напряжение питания 0,8 – 1,2 В;

· длина канала 20 – 25 нм;

· толщина подзатворного окисла 1,5 – 1,8 нм.

Производственный маршрут и его связь с объемом выпуска

микросхем

Развитие электронного машиностроения приводит к повышению точности, производительности и стоимости технологического оборудования. В каждом новом технологическом поколении стоимость одного полупроводникового элемента снижается, а стоимость комплекта оборудования увеличивается. Эффективное использование оборудования требует его максимальной загрузки. А так как время обработки пластин на разных операциях отличается, то и число единиц оборудования на участке должно быть обратно пропорционально времени обработки пластин на этом участке. Кроме этого, существуют профилактика, плановый ремонт и отказы оборудования. Число единиц любого оборудования не может быть меньше двух. Существует теория организации производства, согласно которой при 100% загрузке оборудования время полной обработки пластин стремится к бесконечности за счет увеличения времени ожидания в очереди. Значительное увеличение очереди на обработку очень нежелательно, т.к. это увеличивает необходимые оборотные средства предприятия и, самое главное, снижает процент выхода годных микросхем. В процессе ожидания на оголенных при обработке участках микросхем оседает пыль, происходит абсорбция газов, окисление кремния и т.д. В оптимальном маршруте загрузка оборудования составляет 70 – 80%, а время ожидания пластин в очереди на обработку 30 – 40% полного времени обработки.

Современный цех по обработке полупроводниковых пластин с минимальными размерами 0,18 – 0,25 мкм обеспечивает выпуск около 1000 пластин диаметром 200 мм в сутки. Время полной обработки пластин от 32 до 38 суток при чистом операционном времени от 20 до 24 суток.

Такая организация производственного маршрута называется сетевой. Сетевой маршрут обеспечивает наименьшую себестоимость продукции при больших объемах выпуска, но требует очень больших капиталовложений. Сравним стоимость комплектов оборудования для обработки пластин с разными минимальными размерами:

· 0,8 мкм – 20 млн долларов (оборудование бывшее в употреблении);

· 0,6 мкм – 80 млн долларов (новое оборудование);

· 0,18 мкм – 1 млрд долларов;

· 0,13 мкм – 3 млрд долларов;

· 0,09 мкм – 8 млрд долларов.

При такой стоимости оборудования около половины стоимости обработанной пластины с размерами элементов 0,25 мкм и менее приходится на амортизацию оборудования.

Сетевой производственный маршрут делает крайне нерентабельным выпуск мелкосерийных и опытных изделий. Для мелкосерийного и опытного производства используются другой тип оборудования и кластерный маршрут. Оборудование для кластерного маршрута обеспечивает обработку пластин по одной. Каждая пластина является отдельной партией. Оборудование автоматизировано и передает пластины от одной установки к другой автоматически. Технологические установки соединены в одну конвейерную автоматическую линию. Кластерный маршрут требует минимальной численности обслуживающего персонала. Производительность линии определяется временем самого длительного процесса. В кластерном маршруте возможно использование дублирующих и резервных технологических установок, но обработка пластин по одной всегда остается. За счет снижения производительности стоимость кластерного оборудования значительно меньше, чем сетевого. Количество единиц оборудования в цеху для кластерного производства также в несколько раз меньше. Стоимость полного комплекта кластерного оборудования, примерно, в 10 раз ниже, чем сетевого. Производительность такого цеха 20 – 30 пластин в сутки. Стоимость обработанных пластин для кластерного маршрута в несколько раз выше, чем для сетевого, однако, номенклатура выпускаемых изделий может быть очень велика.

Производственные связи

Рост производительности и стоимости оборудования для обработки пластин приводит к тому, что число новых производственных участков в мире сокращается. Только очень крупные корпорации в состоянии самостоятельно построить и загрузить цеха очередного нового технологического поколения. Большая часть производителей микросхем участвуют в развитии производственной базы на долевой основе. Причем, часто корпоративные производственные мощности бывают загружены не полностью и принимают заказы от сторонних разработчиков.

Другая форма организации производства основана на открытом акционерном финансировании нового производства и выполнении заказов любых сторонних разработчиков. Сейчас фабриками общего пользования выпускается более одной трети всех микросхем, а их доля в объеме выпуска постоянно растет.

На рынке электронных компонентов регулярно случаются кризисы перепроизводства отдельных видов продукции. Корпоративное производство обеспечивает меньшую стоимость микросхем при большом объеме их выпуска, но терпит убытки в периоды кризиса. Открытое производство на заказ менее специализировано на конкретных продуктах, поддерживает большую номенклатуру изделий и поэтому дороже. Однако отсутствие специализации обеспечивает независимость от спроса на отдельные виды микросхем. Создание производственных фирм, открытых для любых заказчиков, стимулировало развитие огромного количества дизайн-центров по всему миру, включая Россию. Одновременно с дизайн-центрами развиваются и фирмы по оказанию услуг разработчикам, сборочные производства, фирмы, обеспечивающие тестирование и испытания микросхем, центры обучения и т.д.

Дата добавления: 2015-10-13