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

發(fā)布時間：2021-04-27

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       一些前衛(wèi)的技術(shù)在半導(dǎo)體行業(yè)和其他制造業(yè)正在促進科技的發(fā)展，像高級分析，機器學(xué)習(xí)，人工智能這些正在從根本上改變市場的先進新興技術(shù)產(chǎn)品，價值數(shù)十億美元。
       眾所周知，摩爾定律不斷提出了對更強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節(jié)點一起推向市場的交貨時間在延長。
       為了減少交付時間，同時保持優(yōu)于競爭對手的成本優(yōu)勢，現(xiàn)代晶圓廠正在采用他們正在幫助開發(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)（即高級分析，物聯(lián)網(wǎng)（IoT），機器學(xué)習(xí)和人工智能）在這個快速發(fā)展的市場中保持競爭力和相關(guān)性。
1. 先進的分析功能和物聯(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。先進的分析功能使現(xiàn)代化的晶圓廠能夠通過識別和測試整個制造鏈中可能出現(xiàn)的故障點來減少制造錯誤，優(yōu)化各種工藝，并通過模擬運行來提高成品率和可靠性。此外，在工具和生產(chǎn)線上越來越普及的IoT傳感器的使用使制造商能夠識別芯片或設(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)）。
       這些先進的分析功能使半導(dǎo)體公司可以在許多情況下識別問題，而無需聘請數(shù)個高度專業(yè)化且昂貴的工藝工程師團隊來進行試運行以識別這些問題，而這在涉及工藝的過程中很難發(fā)現(xiàn)。研究可用于各種組合的數(shù)千個參數(shù)。
       先進的數(shù)據(jù)分析在多個行業(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)合可以幫助跟宗庫存（包括諸如何時何地，何處制造，到達那里的路線以及產(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別錯誤源，并更好地優(yōu)化其供應(yīng)鏈，從而降低成本并縮短生產(chǎn)時間。
2. 機器學(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，以幫助進行芯片檢查，提高良率并改善質(zhì)量保證過程。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，并且增加了檢查過程中損壞的風(fēng)險。
       為了解決這些問題，我們的合作伙伴Nanotronics正在構(gòu)建自動顯微鏡，該顯微鏡利用人工智能和機器學(xué)習(xí)來為半導(dǎo)體制造過程提供幫助。這些顯微鏡可以自動分析和發(fā)現(xiàn)缺陷，并且可以在制造過程的多個步驟中互換使用。他們表示：

“我們的顯微鏡可能會在幾分鐘內(nèi)分析100,000個芯片，而人工檢查員可能需要30分鐘才能檢測和分析50個芯片。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，許多公司以其先進的機器學(xué)習(xí)功能瞄準了昂貴的半導(dǎo)體制造行業(yè)，以降低其客戶的成本。
3. 未來展望
隨著每個新節(jié)點一代的交貨時間增加，以及晶圓廠的平均成本迅速增加，競爭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，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，在過去兩年中，并購中有以下公司：