Tạp chí MMC

Chất bán dẫn là nền tảng của công nghiệp và xã hội Được hỗ trợ bởi thiết bị sản xuất chất bán dẫn

Nhật Bản từng là nước sản xuất chất bán dẫn hàng đầu thế giới

Phần lớn chất bán dẫn do Nhật Bản sản xuất trong những năm 1980 là DRAM, chiếm 50% thị phần thế giới. Tuy nhiên, sau xung đột kinh tế giữa Hoa Kỳ và Nhật Bản về thương mại chất bán dẫn ^*1, Nhật Bản đã trì hoãn việc chuyển sang chất bán dẫn logic và nhường vị trí dẫn đầu cho các nhà sản xuất ở các quốc gia khác như Intel Corporation (Hoa Kỳ), TSMC (Đài Loan) và Samsung Electronics Co., Ltd. (Hàn Quốc) (Hình 1).

Nhật Bản có số lượng cơ sở sản xuất chất bán dẫn lớn nhất thế giới

Nhật Bản hiện đang sản xuất các chất bán dẫn logic và công suất được gọi là chất bán dẫn cũ có chiều rộng đường truyền từ 28 đến 130 nm ^*2 mặc dù các địa điểm sản xuất hiện tại đã được tổ chức lại thông qua các liên minh quốc tế, v.v.

Về mặt chất bán dẫn hàng đầu, sản xuất các mẫu mạch cao cấp với độ rộng đường từ 5 đến 16 nm cho điện thoại thông minh, DC ^*3 và 5G đã tăng trưởng nhanh chóng do quá trình số hóa toàn cầu. Nhu cầu về chất bán dẫn tầm trung với độ rộng đường từ 20 đến 40 nm cũng đã mở rộng trên toàn cầu do sự gia tăng sản xuất ô tô, máy móc công nghiệp và đồ gia dụng. Điều này có tác dụng thúc đẩy đổi mới kỹ thuật và nâng cao năng lực sản xuất thông qua các chiến lược quốc gia về nguồn cung chất bán dẫn ổn định. Nhật Bản cũng đã thực hiện các biện pháp ưu tiên các ngành công nghiệp bán dẫn để bù đắp cho 30 năm qua.

Thiết bị sản xuất chất bán dẫn (SPE) thiết yếu cho việc sản xuất chất bán dẫn tiên tiến

Trong khi sản xuất chất bán dẫn bị chi phối bởi các quốc gia ở nước ngoài, thiết bị sản xuất chất bán dẫn (SPE) của Nhật Bản vẫn duy trì chất lượng đẳng cấp thế giới thông qua việc tích lũy cải tiến công nghệ và được sử dụng làm thành phần thiết yếu cho sản xuất chất bán dẫn siêu chính xác cao cấp với sản lượng vượt quá 30% thị phần toàn cầu. Hiệp hội Thiết bị Bán dẫn Nhật Bản (SEAJ) dự đoán doanh số bán SPE trong năm tài chính 2021 sẽ đạt mức cao kỷ lục vượt quá 3,3 nghìn tỷ yên, tăng 40% so với năm trước. Điều này cho thấy chất bán dẫn do Nhật Bản sản xuất có chất lượng cực cao.

*Lưu ý 1: Vào những năm 1980, Hoa Kỳ đã khiếu nại rằng giá bán dẫn sản xuất tại Nhật Bản vi phạm luật chống bán phá giá. Vào tháng 9 năm 1986, Hiệp định bán dẫn Hoa Kỳ-Nhật Bản đã được ký kết để giải quyết vấn đề này.
*Lưu ý 2: 1 nm bằng 1/1 tỷ mét.
*Lưu ý 3: Trung tâm dữ liệu chuyên vận hành nhiều loại máy tính và thiết bị truyền dữ liệu.

Quy trình sản xuất chất bán dẫn (Quy trình Front-end) và thiết bị

Sản xuất chất bán dẫn chủ yếu được phân loại thành quy trình đầu vào, trong đó các mạch được hình thành trên bề mặt của tấm wafer, và quy trình cuối cùng, bao gồm cắt tấm wafer thành chip, sau đó là kiểm tra và đóng gói.

Trong quy trình đầu cuối, tương tự như các nguyên lý của nhiếp ảnh, mẫu mạch được chiếu lên wafer bằng công nghệ in thạch bản và các chất cách điện và chất bán dẫn được xử lý một phần thông qua quá trình khắc và lắng đọng lặp đi lặp lại. Việc cải thiện tỷ lệ năng suất là rất quan trọng đối với khả năng cạnh tranh và điều này đòi hỏi môi trường sạch cao và các hoạt động cực kỳ chính xác và hiệu suất cao, do đó, thiết bị sản xuất và kiểm tra chất bán dẫn có độ tin cậy cao của Nhật Bản được sử dụng rộng rãi (Hình 3).

Thiết bị phủ (chiếm thị phần toàn cầu: 90%), thiết bị CVD (chiếm thị phần toàn cầu: 30%) và thiết bị khắc (chiếm thị phần toàn cầu: 30%) đặc biệt cho thấy khả năng kỹ thuật của thiết bị do Nhật Bản sản xuất. Một số lượng lớn các tác nhân hóa học được sử dụng trong chân không trong quy trình đầu cuối vì chúng phải có khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn cao.

Các bộ phận được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau, từ các vật liệu thông thường như hợp kim nhôm, thép không gỉ và FCD cho đến Inconel, Kovar và các vật liệu khó cắt khác như gốm sứ, silicon đơn tinh thể, silicon carbide, thủy tinh thạch anh và các vật liệu cứng giòn khác.

Dòng sản phẩm đáp ứng nhiều loại vật liệu làm việc khác nhau

Mitsubishi Materials có nhiều loại sản phẩm được thiết kế để gia công nhiều ứng dụng khác nhau bằng cách sử dụng vật liệu tích tụ và công nghệ tạo hình. Dòng sản phẩm chèn MP9 dành cho vật liệu khó cắt, dòng máy cắt AXD dành cho gia công hợp kim nhôm và vật liệu khó cắt, máy khoan DC dành cho gia công vật liệu cứng giòn và dòng máy phay đầu đặc DF nói riêng đã được nhiều khách hàng đánh giá cao. Chúng tôi tiếp tục cung cấp một dòng sản phẩm đạt được hiệu suất cao và hiệu quả cao trong gia công nhôm và các kim loại màu khác cũng như các vật liệu khó cắt.

Dòng sản phẩm

Tốc độ và sự đổi mới

Doanh số bán thiết bị sản xuất chất bán dẫn của Nhật Bản được dự đoán sẽ tiếp tục phá vỡ kỷ lục hàng năm cho đến năm tài chính 2023 (Hình 4). Ngoài ra, chính phủ Nhật Bản đã quyết định hỗ trợ thu hút TSMC để sản xuất chất bán dẫn tiên tiến (22-28 nm) và xây dựng các nhà máy mới tại Kumamoto. Chính phủ cũng quyết định hỗ trợ sửa chữa và mở rộng các cơ sở sản xuất chất bán dẫn cũ. Sự hỗ trợ của chính phủ đối với sản xuất chất bán dẫn ưu tiên an ninh kinh tế đóng vai trò là động lực thúc đẩy nhu cầu về thiết bị sản xuất chất bán dẫn tăng lên.

Dự đoán doanh số bán thiết bị sản xuất chất bán dẫn do Nhật Bản sản xuất trong giai đoạn năm tài chính 2021 - 2023 (Sửa đổi)

Mitsubishi Materials sản xuất các bộ phận và vật liệu thiết bị sản xuất như sản phẩm silicon và giải pháp mạ cho quy trình hậu kỳ và có thể đáp ứng nhanh chóng các yêu cầu từ các nhà sản xuất thiết bị.

Nói cách khác, Mitsubishi Materials là nhà sản xuất duy nhất trên thế giới không chỉ có khả năng thương mại hóa các bộ phận và vật liệu mà còn cung cấp các giải pháp gia công bằng cách đồng bộ hóa công nghệ gia công từ giai đoạn nghiên cứu và phát triển vật liệu mới.

Từ giờ trở đi, chúng ta cần thúc đẩy đổi mới kỹ thuật, bao gồm giảm thiểu chiều rộng dây chuyền thiết bị sản xuất chất bán dẫn (5 nm hoặc nhỏ hơn) và bằng cách ứng phó với tình trạng trung hòa carbon và tiết kiệm năng lượng để theo kịp sự phát triển của các vật liệu ngày càng khó cắt.

Mitsubishi Materials tận dụng tối đa sức mạnh tổng hợp của toàn công ty và sử dụng mạng lưới toàn cầu để thúc đẩy tăng trưởng kinh doanh quan trọng cho các nhà sản xuất thiết bị và công ty gia công phụ tùng, tập trung vào tốc độ và sự đổi mới.