מאגד Metro450 הישראלי מייצר תקן לבדיקות שבבים

19 פברואר, 2015

קבוצת עבודה ב-Metro450, הכוללת את אפלייד מטיריאלס, ג'ורדן ואלי, נובה ואינטל ישראל, מפתחת פרוסת סיליקון בקוטר של 450 מ"מ שנועדה לשמש ככלי לכיול אוניברסלי בתעשיית הסמיקונדקטורס

קבוצת עבודה ב-Metro450, הכוללת את אפלייד מטיריאלס, ג'ורדן ואלי, נובה ואינטל ישראל, מפתחת פרוסת סיליקון בקוטר של 450 מ"מ שנועדה לשמש ככלי לכיול אוניברסלי בתעשיית הסמיקונדקטורס

WAFER

מאגד Metro450 הישראלי, אשר עוסק בפיתוח טכנולוגיות גנריות לבדיקות שבבים המיוצרים באמצעות פרוסות סיליקון בקוטר של 450 מ"מ, מנסה לפתח פרוסת בדיקה גנרית אשר תאפשר להשוות את הביצועים של כל מערכות המטרולוגיה בעולם. כך התברר השבוע בכנס השנתי של המאגד.

בינתיים תוכננו כמה מטרות המתאימות לצרכים ולהגדרות של חברות מטרולוגיה בולטות דוגמת Applied Materials ישראל, Jordan Valley ונובה. קיומה של פרוסת סיליקון אחידה המאפשרת להשוות ביצועים ולוודא תאימות בין מכשירי בדיקה ובין ציוד ייצור יכולה לייעל במידה גדולה מאוד את הפעילות של יצרניות השבבים, ולספק פרמטרים ברורים בשיח שבין יצרניות ציוד הבדיקה לבין הלקוחות.

לדברי יו"ר המאגד, מנחם שובל, יש בארץ תעשיית מטרולוגיה חזקה מאוד. "כיום מיוצר בישראל יותר משליש מהתוצר העולמי של מערכות מטרולוגיה עבור תעשיית המוליכים למחצה. המטרה שלנו היא לשמר את הערך הזה גם בשלב הבא, כאשר העולם יעבור לייצור שבבים בפרוסות סליקון בקוטר של 450 מ"מ".

הובלה של אפלייד מטיריאלס

מאגד Metro450 פועל בהובלת חברת Applied Materials ישראל, ונמצא בימים אלה לקראת מחצית השנה האחרונה של שלב א', הנמשך שלוש שנים. כיום הוא מאגד כ-160 חברים מחמש חברות מטרולוגיה: אפלייד מטיריאלס, נובה, ג'ורדן ואלי ו-Nanomotion. בנוסף, משתתפות בו חמש אוניברסיטאות המחקר הגדולות בישראל. במסגרתו פועלות 41 קבוצות עבודה בתקציב כולל של כ-20 מיליון שקל, המגיע ברובו (66%) מהמדען הראשי במשרד הכלכלה, והשאר במימון של החברות המסחריות.

פרוייקט פיתוח הפרוסה התקנית (Standard Calibration Wafer) מתבצע בקבוצת עבודה המרוכזת על-ידי יובל אגמי מחברת ג'ורדן ואלי, ומשתתפות בה החברות ג'ורדן ואלי, אפלייד מטירילאס, אינטל ונובה. אגמי סיפר שעדיין לא ברור כיצד המאגד יגבש את המודל העסקי של הפרוייקט. "בטווח הארוך הכוונה היא להשתמש בו כ-Master Wafer עולמי. ולמכור אותו כמוצר פיסי או כקניין רוחני (IP), על-מנת שיהיה כלי לכיול אוניברסלי בתעשייה".

במסגרת הפרוייקט תכננה כל אחת מהחברות את המטרות שלה. הן יוצרו באוניברסיטת בן-גוריון במעבדה של פרופ' ארז גולן, וקיבלו משובים מחברת אינטל שבדקה אותן. האתגר היה לא פשוט: "המערכת פועלת כיום ב-6-12 צירים שונים. צריך להגיע אליהן עשרות פעמים בכל בדיקה ברמת דיוק של אנגסטרמים בודדים".

לדבריו, בשלב הנוכחי אושרו המטרות של כל החברות, וכרגע המאגד נמצא בדיונים עם G450/CNSE, על האפשרות לייצור משותף של פרוסת הסיליקון. "ככל הנראה ההסכם צפוי להיחתם כבר בשבועות הקרובים.

הכסף ייגמר ב-2020

פעילות המאגד נמצאת בצומת דרכים טכנולוגי מענין מאוד. בדרך-כלל, שינויים בפרדיגמה של היצור, כמו שלב מיזעור חדש בייצור טרנזיסטורים, שינוי בטכניקות הבדיקה ושינוי בקוטר פרוסת הסיליקון – לא מתחוללים ביחד. הפעם הכל מתרחש בו-זמנית: התעשייה בוחנת הגדלה של פרוסת הסיליקון מ-300 מ"מ ל-450 מ"מ כדי להוזיל עלויות ייצור, ביחד עם מעבר לייצור בטכנולוגיות תלת-מימדיות (דוגמת FinFET), ירידה לגיאומטריות של 10/7 ננומטר וגם מעבר לייצור מסיכות הליתוגרפיה בקרינת EUV.

להערכת מנחם שובל, לאור הפעילות של המאגד האמריקאי (G450) ושל המאגד האירופי (CNSE), ההחלטה תתקבל ב-2015 או ב-2016, מכיוון שהאמריקאים רוצים להראות פאב עובד עד לשנת 2018.

פרופ' יוסי שחם מאוניברסיטת תל-אביב הציג בפני המשתתפים סימני שאלה טכנולוגיים נוספים. להערכתו, תעשיית השבבים מתקרבת לשלב קריטי בסוגיית עלות התועלת שלה. "הריווחיות של יצרניות השבבים נמצאת בירידה מתמדת, ואילו העלות של המו"פ עולה בקצב כמעט קבוע של 12% בשנה. שני הגרפים האלה נפגשים בערך בשנת 2020. בשנה הזו ייגמר הכסף לתעשייה".

להערכתו, הפיתרון של מלכודת העלות תקבל מענה באמצעות שימוש בטכנולוגיות חדשות, אשר לא כולן יתבססו על טרניזטורי CMOS המהווים את המרכיב העיקרי בתעשיית השבבים. "באקדמיה אנחנו רואים התפתחות של תחומים נוספים. מדוע, למשל, שלא נייצר רכיבי זיכרון העשויים בטכנולוגיית MEMS במקום מטרנזיסטורי CMOS?

כיום שטח תא זיכרון עשוי MEMS גדול רק פי שניים מאשר תא זיכרון CMOS. צריכת ההספק שלו נמוכה מאוד ויש צורך בשתי מסיכות בלבד לייצורו, בהשוואה ל-10 מסיכות הנדרשות לייצור זיכרון בלתי נדיף כיום". להערכתו, פתרון אפשרי אחר יתבסס על שילוב של מודולי CMOS ו-MEMS בתוך שבב יחיד.

הנחושת מתנגדת לתהליך המיזעור

אחת מהבעיות המעכבות את תהליך המיזעור של שבבים נעוצה ברמת ה-Back-end. שבב סטנדרטי בנוי משני מרכיבים עיקריים: מרכיב הטרנזיסטורים הקרוי Front-end ומרכיבים המוליכים המקשרים בין הטרנזיסטורים (Back-end). "רוב התעשייה עברה לטכנולוגיית נחושת ב-Back-end, אבל ההתנגדות החשמלית של הנחושת עולה ככל שרוחב המוליך קטן. במחקר האקדמי אנחנו בודקים תהליכי יצור טרנזיסטורים בגיאומטריה של 6 ננומטר. אולם ההתנגדות של מוליכי הנחושת כל-כך גדולה שלא ברור אם המתכננים יצליחו להתמודד איתה".

שחם הציג מספר אפשרויות אשר עשויות לשנות את פני תעשיית השבבים בשנים הבאות: "כיום ניתן להדפיס טרנזיסטורים על-גבי נייר A4 באמצעות מדפסת הזרקת דיו. מדפיסים חומר מוליך, חומר מבודד, חומר בעל תכונות של מוליך למחצה, ומקבלים טרנזיסטור אשר מצליח לעבוד בתדר של כ-10MHz.

"צריך לזכור שלא תמיד יש צורך בגיאומטריות מינימליות. יש הרבה מאוד כלכלה גם בטרנזיסטורים בגודל של חצי מיקרון ומעלה (500 ננומטר). אנחנו מעריכים שכבר ב-2025-2030 תהיה תעשיית Printed Electronics צומחת".  במקביל, הוא צופה את התפתחותן של מגמות נוספות, דוגמת ייצור מארזי שבבים באמצעות מדפסות תלת-מימדיות, ושילוב חומרים חדשים שיאפשרו לשלב בשבב אלמנטים חדשים, דוגמת חיישנים וסימונים על-גבי השבב.

Share via Whatsapp

פורסם בקטגוריות: סמיקונדקטורס , תעשייה ישראלית