半導(dǎo)體晶圓廠可使用哪些技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)能和良率？

發(fā)布時(shí)間：2021-04-27

瀏覽次數(shù)：353

       一些前衛(wèi)的技術(shù)在半導(dǎo)體行業(yè)和其他制造業(yè)正在促進(jìn)科技的發(fā)展，像高級(jí)分析，機(jī)器學(xué)習(xí)，人工智能這些正在從根本上改變市場(chǎng)的先進(jìn)新興技術(shù)產(chǎn)品，價(jià)值數(shù)十億美元。
       眾所周知，摩爾定律不斷提出了對(duì)更強(qiáng)大集成電路的巨大而持續(xù)的需求，再加上小規(guī)模半導(dǎo)體物理技術(shù)的障礙和復(fù)雜性，導(dǎo)致將這些電路與每個(gè)節(jié)點(diǎn)一起推向市場(chǎng)的交貨時(shí)間在延長(zhǎng)。
       為了減少交付時(shí)間，同時(shí)保持優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的成本優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)代晶圓廠正在采用他們正在幫助開(kāi)發(fā)的技術(shù)。在這里，我們將探討一些晶圓廠如何利用新興技術(shù)（即高級(jí)分析，物聯(lián)網(wǎng)（IoT），機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能）在這個(gè)快速發(fā)展的市場(chǎng)中保持競(jìng)爭(zhēng)力和相關(guān)性。
1. 先進(jìn)的分析功能和物聯(lián)網(wǎng)
       如今的智能晶圓廠現(xiàn)在比更傳統(tǒng)的制造環(huán)境具有明顯的優(yōu)勢(shì)。先進(jìn)的分析功能使現(xiàn)代化的晶圓廠能夠通過(guò)識(shí)別和測(cè)試整個(gè)制造鏈中可能出現(xiàn)的故障點(diǎn)來(lái)減少制造錯(cuò)誤，優(yōu)化各種工藝，并通過(guò)模擬運(yùn)行來(lái)提高成品率和可靠性。此外，在工具和生產(chǎn)線上越來(lái)越普及的IoT傳感器的使用使制造商能夠識(shí)別芯片或設(shè)備故障的根源（在某些情況下，可以在發(fā)生故障之前就發(fā)現(xiàn)）。
       這些先進(jìn)的分析功能使半導(dǎo)體公司可以在許多情況下識(shí)別問(wèn)題，而無(wú)需聘請(qǐng)數(shù)個(gè)高度專(zhuān)業(yè)化且昂貴的工藝工程師團(tuán)隊(duì)來(lái)進(jìn)行試運(yùn)行以識(shí)別這些問(wèn)題，而這在涉及工藝的過(guò)程中很難發(fā)現(xiàn)。研究可用于各種組合的數(shù)千個(gè)參數(shù)。
       先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析在多個(gè)行業(yè)的供應(yīng)鏈優(yōu)化中也發(fā)現(xiàn)了許多用途，并且半導(dǎo)體行業(yè)也從那里的快速發(fā)展中受益。低成本傳感器與大數(shù)據(jù)分析的結(jié)合可以幫助跟宗庫(kù)存（包括諸如何時(shí)何地，何處制造，到達(dá)那里的路線以及產(chǎn)品所處的各種環(huán)境條件等信息）。這些功能還使半導(dǎo)體公司能夠更快地識(shí)別錯(cuò)誤源，并更好地優(yōu)化其供應(yīng)鏈，從而降低成本并縮短生產(chǎn)時(shí)間。
2. 機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能
       如今，可以將人工智能安裝在各種工具上，以幫助進(jìn)行芯片檢查，提高良率并改善質(zhì)量保證過(guò)程。傳統(tǒng)上，檢查工具用于非常特定的應(yīng)用程序，并分析制造過(guò)程中不同步驟的輸出。在制造環(huán)境中安裝如此多的工具非常昂貴，占用空間，并且增加了檢查過(guò)程中損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
       為了解決這些問(wèn)題，我們的合作伙伴Nanotronics正在構(gòu)建自動(dòng)顯微鏡，該顯微鏡利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)為半導(dǎo)體制造過(guò)程提供幫助。這些顯微鏡可以自動(dòng)分析和發(fā)現(xiàn)缺陷，并且可以在制造過(guò)程的多個(gè)步驟中互換使用。他們表示：

“我們的顯微鏡可能會(huì)在幾分鐘內(nèi)分析100,000個(gè)芯片，而人工檢查員可能需要30分鐘才能檢測(cè)和分析50個(gè)芯片。如果使用我們的顯微鏡，晶圓廠還可以檢查更多的層，而人工檢查很難做到。我們與一家公司合作，該公司手動(dòng)檢查了25層，但使用顯微鏡將其增加到300層。然后是產(chǎn)量和吞吐量的提高，晶圓廠從人工檢查更換成我們的顯微鏡后，產(chǎn)量大達(dá)增加了。”

這樣的初創(chuàng)公司不再是新穎的，許多公司以其先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)功能瞄準(zhǔn)了昂貴的半導(dǎo)體制造行業(yè)，以降低其客戶的成本。
3. 未來(lái)展望
隨著每個(gè)新節(jié)點(diǎn)一代的交貨時(shí)間增加，以及晶圓廠的平均成本迅速增加，競(jìng)爭(zhēng)激烈且資本密集的半導(dǎo)體行業(yè)正處于整合期。自2008年大蕭條以來(lái)，全球已經(jīng)關(guān)閉了83家晶圓廠。根據(jù)華爾街和Joe Dingalls的調(diào)查，在過(guò)去兩年中，并購(gòu)中有以下公司：