उद्योग बातम्या: जगातील सर्वात लहान वेफर फॅब

मिनिमम वेफर फॅब्स या ०.५-इंच वेफर्स वापरणाऱ्या नाविन्यपूर्ण सेमीकंडक्टर उत्पादन प्रणाली आहेत, ज्यामुळे पारंपरिक १२-इंच वेफर्सच्या तुलनेत उत्पादन प्रमाण आणि भांडवली गुंतवणूक लक्षणीयरीत्या कमी होते. या उत्पादन उपकरणांसाठी लागणारी भांडवली गुंतवणूक केवळ सुमारे ५०० दशलक्ष येन (अंदाजे २३.८ दशलक्ष आरएमबी) आहे, ज्यामुळे लघु आणि मध्यम उद्योग (SMEs) व स्टार्टअप्सना कमी गुंतवणुकीत सेमीकंडक्टर उत्पादन सुरू करणे शक्य होते.

मिनिमम वेफर फॅब तंत्रज्ञानाचा उगम २००८ मध्ये जपानमधील नॅशनल इन्स्टिट्यूट ऑफ ॲडव्हान्स्ड इंडस्ट्रियल सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी (AIST) ने सुरू केलेल्या एका संशोधन प्रकल्पात शोधता येतो. या प्रकल्पाचा उद्देश विविध प्रकारच्या सेमीकंडक्टरचे लहान बॅचमध्ये उत्पादन करून सेमीकंडक्टर निर्मितीमध्ये एक नवीन प्रवाह निर्माण करणे हा होता. जपानच्या अर्थव्यवस्था, व्यापार आणि उद्योग मंत्रालयाच्या नेतृत्वाखालील या उपक्रमात, खर्च आणि तांत्रिक अडथळे लक्षणीयरीत्या कमी करण्याच्या उद्देशाने, नवीन पिढीच्या उत्पादन प्रणाली विकसित करण्यासाठी १४० जपानी कंपन्या आणि संस्थांनी सहकार्य केले, जेणेकरून वाहन आणि घरगुती उपकरणे उत्पादकांना त्यांना आवश्यक असलेले सेमीकंडक्टर आणि सेन्सर्स तयार करता येतील.

मिनिमम वेफर फॅब तंत्रज्ञानाचे फायदे:

१. **भांडवली गुंतवणुकीत लक्षणीय घट:** पारंपरिक मोठ्या वेफर फॅब्सना शेकडो अब्ज येनपेक्षा जास्त भांडवली गुंतवणुकीची आवश्यकता असते, तर किमान वेफर फॅब्ससाठी लक्ष्यित गुंतवणूक त्या रकमेच्या केवळ १/१०० ते १/१००० इतकीच असते. प्रत्येक डिव्हाइस लहान असल्यामुळे, सर्किट निर्मितीसाठी मोठ्या फॅक्टरी जागा किंवा फोटोमास्कची आवश्यकता नसते, ज्यामुळे कार्यान्वयन खर्चात मोठी घट होते.

२. **लवचिक आणि वैविध्यपूर्ण उत्पादन मॉडेल्स:** मिनिमम वेफर फॅब्स विविध प्रकारच्या लहान-बॅच उत्पादनांच्या निर्मितीवर लक्ष केंद्रित करतात. हे उत्पादन मॉडेल एसएमई (SMEs) आणि स्टार्टअप्सना त्यांच्या गरजेनुसार त्वरीत कस्टमायझेशन आणि उत्पादन करण्यास अनुमती देते, ज्यामुळे कस्टमाइज्ड आणि वैविध्यपूर्ण सेमीकंडक्टर उत्पादनांची बाजारातील मागणी पूर्ण होते.

३. **सुधारित उत्पादन प्रक्रिया:** मिनिमम वेफर फॅबमधील उत्पादन उपकरणे सर्व प्रक्रियांसाठी एकाच आकाराची असतात आणि वेफर वाहतूक कंटेनर (शटल) प्रत्येक टप्प्यासाठी सार्वत्रिक असतात. उपकरणे आणि शटल स्वच्छ वातावरणात कार्यरत असल्यामुळे, मोठ्या स्वच्छ खोल्या (क्लीन रूम) सांभाळण्याची आवश्यकता नसते. ही रचना स्थानिक स्वच्छ तंत्रज्ञान आणि सुधारित उत्पादन प्रक्रियांमुळे उत्पादन खर्च आणि गुंतागुंत लक्षणीयरीत्या कमी करते.

४. **कमी वीज वापर आणि घरगुती वीज वापर:** मिनिमम वेफर फॅबमधील उत्पादन उपकरणे कमी वीज वापरतात आणि सामान्य घरगुती AC100V विजेवर चालू शकतात. या वैशिष्ट्यामुळे ही उपकरणे क्लीन रूमच्या बाहेरील वातावरणातही वापरता येतात, ज्यामुळे ऊर्जेचा वापर आणि कार्यान्वयन खर्च आणखी कमी होतो.

५. **उत्पादन चक्रांचा कालावधी कमी होतो:** मोठ्या प्रमाणावरील सेमीकंडक्टर उत्पादनासाठी ऑर्डरपासून डिलिव्हरीपर्यंत सामान्यतः बराच वेळ लागतो, तर मिनिमम वेफर फॅब्स इच्छित वेळेत आवश्यक प्रमाणात सेमीकंडक्टरचे वेळेवर उत्पादन साध्य करू शकतात. हा फायदा विशेषतः इंटरनेट ऑफ थिंग्ज (IoT) सारख्या क्षेत्रांमध्ये दिसून येतो, जिथे लहान, उच्च-मिश्र सेमीकंडक्टर उत्पादनांची आवश्यकता असते.

तंत्रज्ञानाचे प्रात्यक्षिक आणि उपयोजन:

'सीईएटेक २०२४' प्रदर्शनात, मिनिमम वेफर फॅब प्रमोशन ऑर्गनायझेशनने अति-सूक्ष्म सेमीकंडक्टर उत्पादन उपकरणांचा वापर करून लिथोग्राफी प्रक्रियेचे प्रात्यक्षिक दिले. या प्रात्यक्षिकादरम्यान, लिथोग्राफी प्रक्रिया दाखवण्यासाठी तीन मशीन्सची मांडणी करण्यात आली होती, ज्यामध्ये रेझिस्ट कोटिंग, एक्सपोजर आणि डेव्हलपमेंट यांचा समावेश होता. वेफर वाहतूक कंटेनर (शटल) हातात धरून उपकरणात ठेवण्यात आला आणि एक बटण दाबून तो कार्यान्वित करण्यात आला. काम पूर्ण झाल्यावर, शटल उचलून पुढच्या डिव्हाइसवर ठेवण्यात आला. प्रत्येक डिव्हाइसची अंतर्गत स्थिती आणि प्रगती त्यांच्या संबंधित मॉनिटर्सवर प्रदर्शित केली जात होती.

या तीन प्रक्रिया पूर्ण झाल्यावर, वेफरची सूक्ष्मदर्शकाखाली तपासणी केली असता, त्यावर "हॅपी हॅलोविन" हे शब्द आणि भोपळ्याचे चित्र असलेली एक नक्षी दिसून आली. या प्रात्यक्षिकाने केवळ मिनिमम वेफर फॅब तंत्रज्ञानाची व्यवहार्यताच दाखवली नाही, तर त्याची लवचिकता आणि उच्च अचूकता देखील अधोरेखित केली.

याव्यतिरिक्त, काही कंपन्यांनी मिनिमम वेफर फॅब तंत्रज्ञानावर प्रयोग करण्यास सुरुवात केली आहे. उदाहरणार्थ, योकोगावा इलेक्ट्रिक कॉर्पोरेशनची उपकंपनी असलेल्या योकोगावा सोल्युशन्सने, साधारणपणे शीतपेय विक्री यंत्राच्या (बेव्हरेज वेंडिंग मशीनच्या) आकाराची, सुव्यवस्थित आणि दिसायला आकर्षक उत्पादन यंत्रे सादर केली आहेत, ज्यांतील प्रत्येक यंत्र स्वच्छता, उष्णता देणे आणि एक्सपोजर (उघड करणे) या कार्यांनी सुसज्ज आहे. ही यंत्रे प्रभावीपणे एक सेमीकंडक्टर उत्पादन प्रोडक्शन लाइन तयार करतात, आणि "मिनी वेफर फॅब" प्रोडक्शन लाइनसाठी आवश्यक असलेली किमान जागा केवळ दोन टेनिस कोर्टांच्या आकाराची आहे, जी १२-इंची वेफर फॅबच्या जागेच्या फक्त १% आहे.

तथापि, मिनिमम वेफर फॅब्सना सध्या मोठ्या सेमीकंडक्टर कारखान्यांशी स्पर्धा करणे कठीण जात आहे. अति-सूक्ष्म सर्किट डिझाइन, विशेषतः प्रगत प्रक्रिया तंत्रज्ञानामध्ये (जसे की 7nm आणि त्याखालील), अजूनही प्रगत उपकरणे आणि मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन क्षमतेवर अवलंबून आहेत. मिनिमम वेफर फॅब्सची 0.5-इंच वेफर प्रक्रिया सेन्सर्स आणि MEMS सारख्या तुलनेने साध्या उपकरणांच्या निर्मितीसाठी अधिक योग्य आहे.

मिनिमम वेफर फॅब्स हे सेमीकंडक्टर उत्पादनासाठी एक अत्यंत आश्वासक नवीन मॉडेल आहे. लघुकरण, कमी खर्च आणि लवचिकता ही त्यांची वैशिष्ट्ये असल्याने, त्यांच्यामुळे लघु आणि मध्यम उद्योग (SMEs) व नाविन्यपूर्ण कंपन्यांसाठी नवीन बाजारपेठेच्या संधी उपलब्ध होण्याची अपेक्षा आहे. मिनिमम वेफर फॅब्सचे फायदे IoT, सेन्सर्स आणि MEMS सारख्या विशिष्ट उपयोजन क्षेत्रांमध्ये विशेषतः दिसून येतात.

भविष्यात, जसजसे तंत्रज्ञान अधिक प्रगत होईल आणि त्याला अधिक प्रोत्साहन मिळेल, तसतसे मिनिमम वेफर फॅब्स सेमीकंडक्टर उत्पादन उद्योगात एक महत्त्वाची शक्ती बनू शकतात. ते केवळ लहान व्यवसायांना या क्षेत्रात प्रवेश करण्याची संधीच देत नाहीत, तर संपूर्ण उद्योगाच्या खर्च रचनेत आणि उत्पादन पद्धतींमध्येही बदल घडवून आणू शकतात. हे उद्दिष्ट साध्य करण्यासाठी तंत्रज्ञान, प्रतिभा विकास आणि परिसंस्था उभारणीमध्ये अधिक प्रयत्नांची आवश्यकता असेल.

दीर्घकाळात, मिनिमम वेफर फॅब्सच्या यशस्वी प्रसारामुळे संपूर्ण सेमीकंडक्टर उद्योगावर, विशेषतः पुरवठा साखळीचे विविधीकरण, उत्पादन प्रक्रियेतील लवचिकता आणि खर्च नियंत्रणाच्या बाबतीत, सखोल परिणाम होऊ शकतो. या तंत्रज्ञानाच्या व्यापक वापरामुळे जागतिक सेमीकंडक्टर उद्योगात पुढील नवोन्मेष आणि प्रगतीला चालना मिळण्यास मदत होईल.