Современная полупроводниковая фабрика — удовольствие не из дешёвых. Когда речь заходит о строительстве фабрик мировым лидером, тайваньской TSMC, фигурируют цифры в несколько десятков миллиардов долларов. Разумеется, львиная доля расходов приходится отнюдь не на возведение производственных ангаров или подключение коммуникаций. Дело прежде всего в производственном оборудовании, самым дорогим из которого являются фотолитографические машины, обеспечивающие перенос рисунка интегральной схемы с фотошаблона на полупроводниковую пластину, покрытую светочувствмительным материалом — фоторезистом.
Стоимость такой техники производит впечатление: от десятков миллионов долларов за более простые DUV (глубокий ультрафиолет) фотолитографы до нескольких сотен миллионов долларов за самые передовые EUV (экстремальный ультрафиолет) машины. Стоимость установок нанесения фоторезиста/проявки, травления, осаждения, — как правило тоже идёт на миллионы. Всевозможная шлифовальная, измерительная, моечная и тестировочная техника — тоже удоволтствие не из дешёвых. А поскольку общее количество оборудования и инструментов на фабрике составляет многие сотни, а то и тысячи единиц, то общая грандиозная стоимость фабрик удивления уже не вызывает.
В мире производителей такого оборудование очень много. Некоторые из них высокоспециализированы и производят, к примеру, только тестировочную технику или ламинирующие машины для фиксации кубиков микросхем после разрезания готовых пластин с чипами. Но, конечно, в топе 5 ведущих предприятий мы такие компании не встретим. Это удел мощных компаний, производящих широкий ассортимент производственной техники.
Всего пять компаний контролируют ни много ни мало 70% мировго рынка такого оборудования (а рынок этот, по разным оценкам, давно перешагнул отметку в 100 млрд долларов в год):
- ASML, Нидерланды
- Applied Materials, США
- Lam Research, США
- Tokyo Electron, Япония
- KLA, США
ASML в этом списке занимает особую позицию: она является мировым монополистом в производстве ультрапередовых EUV фотолитографов, да и по части более традиционных фотолитографических машин её позиции очень крепки. Остальные компании из списка в той или иной степени конкурируют друг с другом: они стремятся производить буквально весь ассортимент оборудования, за исключением недосягаемых для них из-за их невероятной сложности фотолитографов.
При этом каждая из этих компаний является передовиком в тех или иных видах производственного оборудования. К примеру, Lam Research — признанный лидер по части оборудования для травления полупроводников. Её доля составляет около 40% от мировой. А в случае с оборудованием для травления полупроводников, производимых по ультрапередовым техпроцессам, с использованием систем сухого плазменного траления, доля американской компании доходит до 80%.
В сегменте оборудования для осаждения лидирует Applied Materials с долей порядка 40% мирового рынка. Tokyo Electron — признанный лидер в производстве машин для нанесения фоторезиста/проявки. В частности, японская компания монопольно поставляет такую технику для фотолитографов экстремального ультрафиолета. Ну а KLA Corporation — безусловный мировой лидер в области инструментов контроля дефектов и метрологической техники.
На любой современной полупроводниковой фабрике оборудование данных производителей встречается в изобилии. В крупных международных исследовательских центрах, таких как бельгийский IMEC, это оборудование годами слаживается, представители полупроводниковых фабрик отрабатывают здесь свои техпроцессы, так что новичкам проникнуть на мировой олимп электронного машиностроения очень и очень непросто.
Статью про вызовы на пути создания российского EUV фотолитографа можно прочитать в премиум-разделе канала «Фотолитограф»: