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Blog: Produzione di semiconduttori e relative macchine

L’attuale crisi dei chip pone il settore dei semiconduttori di fronte a una delle sfide più complesse degli ultimi decenni.

Digitalizzazione progressiva significa che i semiconduttori sono attualmente installati in quasi tutti i dispositivi. Questi chip altamente integrati sono in grado di elaborare le informazioni digitali e la domanda di semiconduttori aumenta ogni anno. Tuttavia, i semiconduttori sono tra i prodotti più complessi, anche in termini di produzione, come spiegato nella seguente illustrazione semplificata delle singole fasi di produzione.

Queste fasi sono svolte in una “fab”, uno stabilimento di produzione di semiconduttori. Per questo è necessaria un’intera gamma di componenti, come wafer di silicio, fotomaschere, vari gas e fluidi. Le macchine per la produzione di semiconduttori sono responsabili della produzione effettiva dei semiconduttori. Queste macchine manipolano gli atomi con l’aiuto di processi di incisione, deposizione e litografia, in modo tale che i chip altamente integrati si formino su un wafer. Il wafer viene quindi tagliato e i chip vengono imballati di conseguenza.

Strumenti delle macchine per la produzione di semiconduttori

I componenti importanti delle macchine per la produzione di semiconduttori sono i loro dispositivi, noti anche come strumenti. Anche il nuovo COMx 51CA-RE\R di Hilscher viene utilizzato in questi strumenti ed è responsabile della comunicazione EtherCAT. In base allo standard ETG.5003, i moduli di comunicazione possono essere utilizzati nei seguenti strumenti:

1. Sistemi di abbattimento e sub-fab

In una sub fab sono presenti molte pompe e sistemi di riduzione, che elaborano i gas di scarico e i sottoprodotti derivanti dal processo di produzione. Sono inoltre responsabili della creazione di un ambiente impeccabile per gli strumenti nelle camere di processo nella camera bianca.

2. Generatori di potenza CC e RF

I generatori CC e ad alta frequenza sono utilizzati nella produzione di semiconduttori per eseguire i processi chimici e fisici all’interno della camera di processo (ad esempio deposizione, incisione e pulizia).

3. Controller di flusso di massa

Nella produzione di semiconduttori si utilizzano più di 100 gas e alcuni fluidi, che possono essere regolati mediante un controller di flusso di massa.

4. Valvole di controllo del processo

Le valvole di controllo del processo vengono generalmente utilizzate per controllare la pressione, il livello dei fluidi, il flusso dei fluidi o la temperatura in numerose applicazioni industriali. Sono utilizzate anche nella produzione di semiconduttori.

5. Corrispondenza RF

Nella tecnologia ad alta frequenza, un’impedenza di carico non adattata alla linea elettrica impedisce al generatore di trasmettere la sua piena potenza al carico. Grazie alla regolazione RF, è possibile effettuare una regolazione precisa dei livelli di potenza nell’intervallo di microsecondi. Nella produzione di semiconduttori, ciò garantisce una trasmissione di potenza accurata, che in ultima analisi contribuisce alla stabilità dei processi di produzione.

6. Pompe per vuoto

Nella produzione di semiconduttori, le pompe per vuoto vengono utilizzate per generare un vuoto o un vuoto ultra alto. Le pompe per vuoto a secco aiutano a stabilizzare le condizioni di processo.

7. Controller di temperatura

Durante l’incisione, il materiale solido viene liquefatto da una soluzione chimica. La giusta temperatura è quindi un aspetto essenziale. Pertanto, i controller di temperatura vengono utilizzati per evitare scostamenti di temperatura. Tali scostamenti potrebbero rendere inutilizzabili i wafer dopo l’incisione.

8. Turbopompe

Con una turbopompa, la pressione necessaria per la generazione di un vuoto (ultra-alto) viene generata da rotori a rotazione rapida, che portano a condizioni di processo estremamente pure.

9. Vacuometri

La misurazione estremamente accurata del vuoto è essenziale per la produzione di semiconduttori per proteggere la camera bianca. I vacuometri vengono quindi utilizzati in varie fasi del processo (ad esempio separazione o incisione).

Costruzione di nuove fab

Oltre alla progressiva digitalizzazione, ci sono altri punti che rendono indispensabile la costruzione di nuove fab. La carenza di semiconduttori è un tema molto attuale e noto. È il risultato delle tensioni politiche che hanno portato a carenze di approvvigionamento tra i fornitori di materie prime. Le catastrofi naturali hanno inoltre portato a gravi interruzioni della produzione, e la pandemia da Covid-19 ha fatto il resto, esacerbando questa crisi.

Tuttavia, i principali attori del settore stanno affrontando questa sfida e stanno investendo miliardi per costruire nuove fab.

comX 51CA-RE\R

Con comX 51CA-RE\R, Hilscher risponde alla necessità di espandere gli impianti di produzione esistenti e creare nuove capacità nella produzione di semiconduttori. I produttori di macchine di produzione possono fare affidamento sui molti anni di esperienza di Hilscher con EtherCAT, ma anche sull’affidabilità del modulo comX.

  • Interfaccia di rete slave EtherCAT per i dispositivi delle apparecchiature di produzione di semiconduttori
  • Sviluppato in base allo standard ETG.5003-1, Common Device Profile
  • Interfaccia slave completa con connettore di rete integrato
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Four different embedded modules from Hilscher on a colorful background. The devices are slightly mirrored on the bottom.

I moduli embedded di Hilscher sono la soluzione ideale per integrare un bus di campo o un’interfaccia Real-Time Ethernet in un dispositivo di automazione compatto. Consentono l’integrazione rapida e semplice di dispositivi di campo come azionamenti o controller nei sistemi automatizzati.

L’industria dei semiconduttori si affida a tecnologie all’avanguardia per la pianificazione di nuovi impianti di produzione. Grazie a comX 51CA-RE\R, i costruttori di macchine possono finalmente concentrarsi completamente sullo sviluppo delle loro applicazioni nella progettazione dei loro strumenti per il settore dei semiconduttori.