TSMC gradi novo tovarno s 450 mm-rezinami

Tajvanski gigant za proizvodnjo polprevodniških vezij in čipov TSMC je napovedal, da bodo začeli graditi nov obrat, v katerem bodo čipe proizvajali iz 450 mm-rezin. Na ta način bodo znižali proizvodne stroške in povečali konkurenčnost. Prve primerke pričakujemo v leti 2013-2014, redno masovno proizvodnjo pa čez pet let. Projekt bo stal 8-10 milijard dolarjev.

Proizvodnja vezij in čipov se začne s čiščenjem silicija. V ta namen je treba silicij najprej primerno očistiti, saj za proizvodnjo električnih naprav potrebujemo silicijev monokristal čistoče "devetih devetk" (99,99999 % Si). Pot do tja je dolga in se začne že precej pred oblikovanjem v rezine, o katerih govorimo danes.

Surovi metalurški silicij se pridobiva z redukcijo v elektropečeh, kjer oglene elektrode reducirajo silicijev dioksid do silicija in ogljikovega dioksida. Tako pridobljeni silicij ima čistočo okoli 98 %. Silicij se nadalje čisti s Siemensovim postopkom. Reagiramo ga s klorom, pri čemer nastane plinasti silicijev tetraklorid. Ta z vodikom kloridom reagira v plinasti triklorosilan, ki se nadalje čisti in na koncu v reakciji s silicijevimi palicami razpade v zelo čist silicij. Nečistoče že v prvi fazi izločijo kot nehlapne klorove soli, v nadaljevanju pa stranski produkti odhlapijo. Tako pridobljeni silicij je polikristalinični in neprimeren za proizvodnjo električnih elementov. Zato ga pri procesu Czochralskega raztalimo v kvarčnih posodah, dodamo silicijev kristal za sprožitev kristalizacije in počasi vlečemo nastajajoči kristal iz raztopine. Dobljeni ingot je silicijev monokristal visoke čistoče (a že dopiran!) z zanemarljivo malo defekti, ki se nareže na rezine in nadalje obdeluje.

V industrijski proizvodnji elektronike imajo rezine danes premer 300 mm in debelino 0,775 mm. Zadnji prehod se je zgodil ravno na prelomu tisočletja, ko so 200 mm-rezine zamenjali za 300 mm. Proizvodna cena procesorskih jeder je ob tem upadla za tretjino, a so imele tovarne nekaj težav s prilagoditvijo proizvodnih linij. Naslednji korak so 450 mm-rezine. Intel o tem že resno razmišlja in se nanje pripravlja, saj bodo investirali osem milijard dolarjev v nadgradnjo tovarne v Arizoni in postavitev nove v Oregonu, ki bosta uporabljali nove večje rezine. O istem prehodu razmišlja tudi Samsung. Ne zaostaja pa niti TMSC, ki je včeraj dobil blagoslov tajvanske vlade, da investira 10 milijard dolarjev v postavitev svojega obrata, ki bo uporabljal 450 mm-rezine. Zgradili bodo novo tovarno.

Investicija je velika, rezultati pa še zelo odmaknjeni. Če bo šlo vse po načrtih, bomo prve delujoče primerke procesorjev iz 450 mm-rezin videli prihodnje leto. Toda za veselje še ne bo razlogov, saj bo masovna proizvodnja krenila šele leta 2017. Do tedaj mora namreč TSMC rešiti precej tehničnih zapletov (ki jih ima vsako podjetje ob prehodu na večje rezine), ki so povezane s strožjimi zahtevami za čistoč silicija in več defekti na večji površini. Če jim bo to uspelo, bomo v petih letih dobili cenejše čipe.