這個由經濟產業(yè)省主導,由140間日本企業(yè)、團體聯(lián)合開發(fā)的新世代制造系統(tǒng),目標是透過成本與技術門檻的大幅降低,讓汽車與家電廠商能自己生產所需的半導體及感應器。形同推翻臺積電董事長張忠謀30年前所創(chuàng)的晶圓代工模式,重回早年飛利浦、Sony等大廠都自己生產半導體的垂直整合時代。
販賣這種生產系統(tǒng)的,是日本橫河電機集團旗下的橫河解決方案。每臺外型流線、美觀的制造機臺,大小約與飲料自動販賣機差不多,但各自具備洗凈、加熱、曝光等功能。每一臺機器,都相當于一條半導體制造的生產線。一條「迷你晶圓廠」產線,所需的最小面積是大約是兩個網球場的大小。也僅是一座12吋晶圓廠的百分之一面積。
「迷你晶圓廠」能夠做到如此廉價、體積小,首先是挑戰(zhàn)業(yè)界常識的創(chuàng)新做法──不需要無塵室。
半導體晶片上如果沾有超過0.1微米的灰塵就算是不良品,為此,制造室內一定要保持超高潔凈度。維持無塵室需要大量的電力,因此不只投資金額很高、維持費用也相當驚人。所以半導體不大量生產的話,很難獲利。
產業(yè)技術總合研究所的原史朗挑戰(zhàn)了這項業(yè)界的常識。「半導體工廠真的需要無塵室嗎?明明需要隔絕灰塵的只有晶圓而已!贡С种@項疑問,原史朗從1990年代開始構想「迷你晶圓廠」。
幾年后,原史朗終于開發(fā)出局部無塵化的關鍵技術,并將此成果制出特殊運輸系統(tǒng)「Minimal Shuttle」。利用電磁鐵控制開關,幾乎不會有灰塵進入。
「迷你晶圓廠」的另一個特點,是不需要用到光罩,這又可大幅降低成本。Minimal Fab的概念,就是那樣的時代十分需要的多種少量生產系統(tǒng)。要處理的晶圓大約直徑0.5英吋,比1日圓硬幣還要小。因為晶圓很小,所以生產裝置也要跟著變小。
晶片從晶圓上切割下來,大約1平方公分大小!该阅憔A廠」的年產量大約是50萬個,一般的12吋晶圓廠則是兩億個。如果只生產1萬個,市面上每一晶片要收1萬日圓,但「迷你晶圓廠」只要收1,200日圓。
這項「迷你晶圓廠」的研發(fā)計畫,源自2010年。從2012年開始的3年內,獲得經濟產業(yè)省的預算,計畫也隨之通過,F(xiàn)在包含許多制造大廠在內,共140間企業(yè)團體參與。雖然是由橫河解決方案在販售,可是參與開發(fā)制造的日本中小企業(yè)大約有30間,這也是該設備的一大特色之一。
目前「迷你晶圓廠」的半導體前段制程所需的設備,已經大致研發(fā)完畢,開始正式販售。預計2018年以前,切割晶片功能與封裝等的后段制程設備也會開發(fā)完成。