Planta de fabricación de semiconductores
En la industria de la microelectrónica , una planta de fabricación de semiconductores (comúnmente llamada fab ; a veces fundición ) es una fábrica donde se fabrican dispositivos como circuitos integrados . [1]
Las fábricas requieren muchos dispositivos costosos para funcionar. Las estimaciones sitúan el costo de construir una nueva fábrica en más de mil millones de dólares estadounidenses con valores tan altos como $ 3-4 mil millones que no son infrecuentes. TSMC invirtió 9.300 millones de dólares en su planta de fabricación de obleas Fab15 de 300 mm en Taiwán. [2] Las mismas estimaciones de la compañía sugieren que su futura fábrica podría costar $ 20 mil millones. [3] Por lo tanto, surge un modelo comercial en la década de 1990, el llamado modelo de fundición, que opera con el propósito de fabricar los diseños de otras compañías, como las compañías de semiconductores sin fábrica, se conoce como fábrica de semiconductores o fundición. Si una fundición no produce también sus propios diseños, se le conoce comofundición de semiconductores de juego puro . [4] Cuando una fundición produce sus propios diseños, se conoce como fabricante de dispositivos integrados (IDM).
La parte central de una fábrica es la sala limpia , un área donde se controla el ambiente para eliminar todo el polvo, ya que incluso una sola mota puede arruinar un microcircuito, que tiene características a nanoescala mucho más pequeñas que las partículas de polvo. La sala limpia también debe amortiguarse contra las vibraciones para permitir la alineación de las máquinas a escala nanométrica y debe mantenerse dentro de bandas estrechas de temperatura y humedad. El control de vibraciones se puede lograr mediante el uso de pilotes profundos en los cimientos de la sala limpia que anclan la sala limpia al lecho rocoso, la selección cuidadosa del sitio de construcción y/o el uso de amortiguadores de vibraciones. El control de la temperatura y la humedad es fundamental para minimizar la electricidad estática. Las fuentes de descarga de corona también se pueden utilizar para reducir la electricidad estática. A menudo, una fábrica se construirá de la siguiente manera: (de arriba hacia abajo): el techo, que puede contener equipo de manejo de aire que aspira, purifica y enfría el aire exterior, una cámara de aire para distribuir el aire a varios ventiladores montados en el piso unidades de filtración , que también forman parte del techo de la sala limpia, la sala limpia en sí, que puede tener o no más de un piso, [5] una cámara de aire de retorno, la subfabrica limpia que puede contener equipo de apoyo para las máquinas en la sala limpia, como como sistemas de entrega, purificación, reciclaje y destrucción de productos químicos, y la planta baja, que puede contener equipos eléctricos. Los fabricantes también suelen tener algo de espacio de oficina.
La sala limpia es donde se lleva a cabo toda la fabricación y contiene la maquinaria para la producción de circuitos integrados, como motores paso a paso y/o escáneres para fotolitografía , además de máquinas de grabado , limpieza, dopaje y troceado . Todos estos dispositivos son extremadamente precisos y, por lo tanto, extremadamente caros. Los precios de los equipos más comunes para el procesamiento de obleas de 300 mm oscilan entre $ 700 000 y más de $ 4 000 000 cada uno, con algunos equipos que alcanzan los $ 130 000 000 cada uno (por ejemplo, escáneres EUV). Una fábrica típica tendrá varios cientos de elementos de equipo.
Por lo general, un avance en la tecnología de fabricación de chips requiere la construcción de una fábrica completamente nueva. En el pasado, el equipo para equipar una fábrica no era muy costoso y había una gran cantidad de fábricas más pequeñas que producían chips en pequeñas cantidades. Sin embargo, el costo del equipo más actualizado ha aumentado desde entonces hasta el punto en que una nueva fábrica puede costar varios miles de millones de dólares.
Otro efecto secundario del costo ha sido el desafío de hacer uso de fábricas más antiguas. Para muchas empresas, estas fábricas más antiguas son útiles para producir diseños para mercados únicos, como procesadores integrados , memoria flash y microcontroladores . Sin embargo, para las empresas con líneas de productos más limitadas, a menudo es mejor alquilar la fábrica o cerrarla por completo. Esto se debe a la tendencia del costo de actualizar una fábrica existente para producir dispositivos que requieren tecnología más nueva para superar el costo de una fábrica completamente nueva.
