מפחיתים סיכוני התיישנות: סיליקון, תהליכי ייצור, וויפרים

בחלק הראשון של סדרת המאמרים שלנו, בחנו מהם החלקים השונים אשר מרכיבים את פאזל הייצור וסקרנו את ההיסטוריה שהובילה לכך שתחום הרכבות המוליכים למחצה התרחק עם השנים ממסגרת-ההולכה הקלאסית. בתמצות, הרכבות אלו דורשות כלי trim & form יקרים, והשוק העדיף לעבור דווקא להרכבות מבוססות-סובסטרט כמו BGA (Ball Grid Array), QFN (Quad Flat No-lead Package) ו-DFN (Dual Flat No-lead Package). בחלק השני, בחנו כיצד הרכבות QFN ו-DFN, אשר מתאפיינות במורכבות ובעלויות נמוכות, ישפיעו על העתיד של הרכבות SOIC ו-PLCC בעלי מספר פינים נמוך. כעת, בחלק השלישי, אנו מפנים את תשומת ליבנו אל אחסון וויפרים (פרוסות סיליקון) וטכנולוגיות ייצור מוליכים למחצה.

מה מניע את הביקוש עבור אחסון וויפרים והאם ביקוש זה היה קיים מאז ומתמיד?

בדומה לאתגרים טכנולוגיים רבים אחרים, התשובה היא מורכבת וכדי להבין את את התשובה באמת עלינו לצלול אל הפרטים הקטנים.

הטיעון בעד אחסון וויפרים הוא די פשוט וכולל שתי רעיונות. ראשית, עלויות ההרכבה והבדיקה נחסכות כאשר תהליך הייצור נפסק. שנית, אחסון של וויפרים דורש פחות מקום, והוא מתאפשר לפרקי זמן ממושכים יותר, בהשוואה למוצרים מורכבים. שני הטיעונים הללו נכונים, במיוחד כאשר אנו עוסקים במוצרים ישנים יותר, אך תנאים מסוימים חייבים להתקיים:

1. הרכבה ובדיקה עדיין אפשריים.
2. התבצעה בדיקה ו/או התאמה של הוויפר תוך התחשבות בשלב העיבוד הנוכחי שלו.

יתכן והתנאי הראשון יראה מובן מאליו, אך רבים שוגים בהבנת המשמעות הפוטנציאלית שלו. הרכבה ואריזה חייבים להיות זמינים על מנת שיהיה הגיון בהמשך אחסון של וויפר. פלטפורמות הבדיקה חייבות להיות שמישות לכל אורך תקופת אחסון הוויפר. בחלקים הקודמים של סדרת כתבות זו, נוכחנו לגלות כי השימוש בטכנולוגיות מסגרות ההולכה הקלאסיות חולפות מן העולם. פלטפורמות הבדיקה והציוד ההיקפי הנחוץ חייבים להישאר זמינים לכל משך האחסון הרצוי של הוויפר. אם לא ניתן להבטיח את המשך הזמינות של יכולת הבדיקה, יש לקחת בחשבון את עלויות ההסבה (פורטינג) על מנת להעריך נכונה את הכדאיות הכלכלית של אחסון וויפר. ניתן להתמודד עם התנאי הראשון באמצעות תכנון והכנה מראש. Rochester Electronics השקיעו רבות בתחומי ההרכבה והבדיקה בכדי לוודא כי אחסון וויפרים הינו ישים.

החלק השני של הטיעון הנוגע לצורך בבדיקה ו/או התאמה של מוצר הוויפר הוא מורכב הרבה יותר. בעשרות השנים האחרונות של תעשיית המוליכים למחצה, אחסון וויפרים היה עניין פשוט, ובדיקה והרכבה לבדם הבטיחו שמישות עתידית. המצב כיום אינו כה פשוט. ישנם מספר גורמים אשר משפיעים על המורכבות של הוויפר, על כל מצביו השונים, ביניהם:

• מוצרי זיכרונות מסחריים לא קיימים בריק. בשל העלות הגבוהה של מסכות ליתוגרפיות של מוצרים מתקדמים, נהוג כיום להשתמש במסכה יחידה כדי לייצר מוצרים מרובים, והדיפרנציאציה למוצרים השונים מתבצעת בשלבי הבדיקה (wafer sort) או בשלבי עיבוד מאוחרים יותר. לא נדיר למצוא וויפר יחיד אשר ממנו יופקו 4-8 מוצרים סופיים שונים.
  • היכולת להבין את מצב המלאי הנוכחי של מוצרים המיוצרים מוויפרים מסוג זה היא מוגבלת.
  • זיכרונות EEPROM בדרך כלל ידרשו לעבור תהליכי עיבוד בטמפרטורות-גבוהות טרם הרכבתם. ניתן להבין מכך כי תוכנית הבדיקה הייחודית של הרכיב חייבת להיות גם חלק מתהליך אחסון הוויפר.
• מוצרים עם זיכרונות גדולים על-גבי הלוח חייבים ליישם (Buit-In Self-Repair) BISR כחלק מתהליך בדיקת רכיבים תקין. הדבר נכון עבור רוב הטכנולוגיות בגדלים של 65nm ומטה, בהן עיקר שטח ה-die מוקדש לזיכרון. BISR הוא חלק מתהליך ה-wafer sort, ובדרך כלל מתבצע באמצעות תהליך התכה אשר באמצעותו נותרות עמודות ושורות זיכרון יתירות זמינות, אותן ניתן יהיה להכניס פנימה ולשפר את התפוקה. האלגוריתמים של ה-BISR הם קנייניים וייחודיים לכל חברת מוליכים למחצה או IP.
• מוצרי Flip-Chip צריכים לעבור bumping ליצירת בליטות טרם הרכבתם. עולה כי ישנה חשיבות מטלורגית לתהליך ה-bumping אך עדיין לא ידוע מהן ההשלכות של בליטות המכילות עופרת על אמינות לטווח-ארוך. יש לבצע מחקרים נוספים. ניתן לאחסן את וויפרים גם ללא הבליטות, אך אז יישום ה-BISR יצטרך להתבצע בשלב כלשהו בהמשך.
• אם מדובר בהרכבת BGA, הסובסטרט צריך להיות זמין לשם החיבור ל-die או להרכבת ה-flip-chip. משך חיי-המדף של סובסטרטים אינו ארוך וכמויות ההזמנה הנדרשות לרוב עולות על דרישות המערכות לטווח-הארוך. גם המחקר בתחום אחסון ארוך-טווח של סובסטרטים הוא חסר.

אם ננסה לענות על השאלה מה מאפשר אחסון וויפרים והאם הביקוש תמיד היה שם, התשובה האמיתית היא שזה תלוי במוצר. יש להבין היטב את התנאים והנסיבות שנבחנו כאן על מנת להעריך כדאיות.

במקרה של רכישה-אחרונה (LTB) - מתי הוויפרים הופכים לזמינים לרכישה?

הזמינות של אחסון וויפרים עבור משתמשי הקצה בדרך כלל אינה מעשית. הציפיות הכלכליות מרכישה-אחרונה בדרך כלל נוגעות למוצרים המוכנים, ולעלייה זמנית בהכנסות לפני שמסתיים אירוע הרכישה. ישנה התנגדות אינהרנטית לספוג ירידה בהכנסות על חשבון מלאי מוצרים מוכנים באירועי LTB. בדרך כלל האירוע נצפה מראש, וההשפעה שלו על ההכנסות כבר נלקח בחשבון. הוא אמור להיות חלק מהתוכנית העסקית מראש, עוד לפני שהוא קורה. חברות מוליכים למחצה שאין ברשותם מפעל ייצור שבבים (Fab) יעזרו בשרשרת אספקה חיצונית עבור רוב מוצריהן. ייצור, הרכבה, ובדיקה לרוב יתבצעו על-ידי קבלני משנה. בדרך כלל אין אפשרות לבודד מתהליכי העבודה והייצור את הוויפרים. כלומר רוב החברות ללא מפעל לא רואות בוויפרים לבדם כמוצר שהם יכולים להשתמש בו לשם פיתוח או מכירה.

כל תהליך התכנון לקראת אחסון וויפרים צריך לקרות לפני אירוע ה-LTB בחברות ללא-מפעל ייצור, אחרת הסיכויים לאתר מקום אחסון מוצלח ירדו משמעותית. ייתכן כי יצרני IDM, אשר מחזיקים במתקני ייצור משלהם יוכלו לנהוג אחרת. חברות IDM בדרך כלל מבקרות ומנהלות כל שלב ושלב בתהליכי הפיתוח והעבודה שלהם. סביר כי הם יהיו יותר מעוניינים ברכישת וויפרים בהשוואה לחברות ללא יכולות ייצור, אך עדיין יש צורך לתכנן זאת טרם הגעת אירוע ה-LTB, אחרת סביר כי ההזדמנות תחמוק מהם.

הזמינות של הוויפרים באירועי LTB היא מורכבת ונדירה. הסיכויים לרכוש אותם בהצלחה לאחר שהוכרז אירוע הרכישה-האחרונה הם נמוכים מאד. תכנון נכון על-ידי צוותי ניהול מוצר וחברות כמו Rochester Electronics מעלה את הסיכויים ליישם בהצלחה הסכם אחסון וויפרים לטווח-ארוך. Rochester Electronics מאחסנת מיליארדי יחידות die וממשיכה להרחיב את היצע המוצרים שלה על מנת לאפשר ללקוחות בעלי מערכות המתאפיינות במחזור-חיים ארוך עם מוצרים מורשים אשר יספקו מעני לצורכי המערכת לכל אורך חייה. בנוסף לכך, Rochester בדקה ומצאה כי ניתן לאחסן מוצרים במשך עשרות שנים, ובכך להבטיח אספקה רציפה ללקוחותיה.

כיצרנית ברישיון של מוליכים למחצה, Rochester ייצרה למעלה מ-‏20,000 סוגי התקנים שונים. עם יותר מ-‏12 מיליארד פיסות סיליקון במלאי, Rochester מסוגלת לייצר יותר מ‏-70,000 סוגי התקנים שונים.

Rochester סיפקה במשך יותר מ-40 שנים, תוך שותפויות עם יותר מ-70 מיצרני המוליכים למחצה המובילים בשוק, מקור אמין ורציף עבור מוליכים למחצה חיוניים.

Rochester Electronics מציעה מגוון רחב של שירותים במתקנינו בניובוריפורט להארכת מחזור-חיי מוצרים באמצעות שירותי אחסון וויפרים ועיבוד פיסות סיליקון.

עיבוד וויפרים (פרוסות סיליקון)

• השחזת צד אחורי של פרוסות סיליקון
• חיתוך פרוסות סיליקון
• פיק-אנד-פלייס של פיסות סיליקון
• בדיקת פיסות סיליקון

מאגרי פיסות סיליקון (die)

אחסון לטווח ארוך

• אחסון לטווח ארוך ותוכניות ניהול ייצור לוגיסטיות
• שירותי בחינה ואמינות של אצוות כדי להבטיח תפקודיות מוצרים מלאה
• ניהול חלקים
• דיווח שימוש
• דוקומנטציה עוברת המרה ומאוחסנת אלקטרונית
• בקרה ומעקב אחר מלאי ומאפיינים באמצעות מערכת ERP  
• מפת וויפר אלקטרונית עבור וויפרים מסומנים (inked)

שירותי אחסון מתקדמים

• אישור ISO-7/10K
• בקרות ESD משופרות
• תחומי ביקורת ISO-5
• בקרת לחות יחסית
• ניטור בזמן אמת של טמפרטורה ולחות
• טיהור-אוטומטי בעת נפילות מתח
• חדר מאובטח וארוניות פרטניות

מעוניינים לדעת עוד? צרו קשר עכשיו!

קראו את החלק הראשון: מפחיתים סיכוני התיישנות:מרכיבים את פאזל הייצור של מוליכים למחצה ושרשראות האספקה

קראו את החלק השני: מפחיתים סיכוני התיישנות:המעבר אל עבר הרכבות QFN ו-DFN בשוק ייצור המוליכים למחצה

למדו עוד אודות פתרונות העיבוד ואחסון הוויפרים של Rochester

צפו בסרטון: יכולות העיבוד והאחסון שלנו