Южная Корея по праву считается одной из самых развитых стран мира в области полупроводниковой промышленности. Что, в общем-то неудивительно. Если в стране располагаются такие гиганты мировой электроники как Samsung и LG, то почему бы и микросхемы для них не производить по месту? Тем более, что и в автомобилях количество микросхем год от году только возрастает. А Hyundai и Kia по объёмам производства автомобилей задних точно не пасут.
После начала массового производства электромобилей, спрос на микроконтроллеры, датчики и микросхемы для бортовых информационно-развлекательных систем продолжает расти просто лавинообразно. Несколько тысяч микросхем уже стало нормой для современного электромобиля. В общем, южнокорейской полупроводниковой промышленности есть для кого стараться.
В передовиках здесь ходят Samsung Electronics и SK Hynix. Samsung занимает почётное второе место в мире в области производства логических микросхем (после мирового лидера, тайваньской TSMC), а по части производства компьютерной памяти, как энергонезависимой NAND, так и энергозависимой DRAM, является многолетним мировым лидером. SK Hynix уверенно держится на втором месте.
Не остались в стороне корейские производители и от бурного развития технологий искусственного интеллекта, случившегося в последние годы. Главными бенефициарами эпохи ИИ стали разработчики графических процессоров, американские компании Nvidia и AMD. Однако графическую карту, основной строительный блок серверов, на которых разворачиваются системы ИИ, на одних логических чипах не построишь: требуется высокопроизводительная компьютерная память.
Ведущие мировые позиции в производстве такой памяти: HBM (High Bandwidth Memory = память с высокой пропускной способностью), — сразу заняли всё те же Samsung и SK Hynix. Что тоже неудивительно: ведь HBM — это не что иное, как несколько кристаллов DRAM, собранных в единую стопку и соединённых между собой вертикальными каналами.
Спрос на HBM столь высок, что ряд южнокорейских компаний решили заняться разработкой и производством специализированного оборудования для производства этих устройств. Разумеется, сами кристаллы продолжают изготавливаться по старинке, всё на тех же фотолитографах, машинах травления и осаждения ведущих мировых производителей. Корейцы же решили сделать упор на гибридном оборудовании для сварки чипов.
Когда речь заходит о соединении чипов, традиционно используется технология термокомпрессионной сварки, в которой для соединения медных проводников исапользуются микроконтактные плошадки (иными словами — припой). Гибридное оборудование позволяет соединять медные проводники кристаллов напрямую, без использования контактных площадок. Это даёт возможность конструировать гораздо более тонкие стопки HBM-микросхем. В результате улучшается энергоэффективность устройств и отвод тепла, повышается скорость передачи данных.
Почему технология называется гибридной? Дело в том, что на поверхности склеиваемых кристаллов сначала осаждается слой диэлектрика, потом протравливаются отверстия под медные контакты, а потом осаждается медь. Далее следует процедура химико-механической планаризации (полировки) соединяемых поверхностей. После чего кристаллы прижимаются друг к другу в установке гибридной сварки, и под действием высокотемпературного отжига медь оплавляется и образует прочный контакт. Диэлектрики также прочно соединяются друг с другом. Это позволяет исключить зазоры между кристаллами, которые ранее образовывали шарики припоя. Обычно процесс сварки происходит методом «пластина к пластине», без предварительного разделения пластины на отдельные кристаллы.
Традиционно ведущие позиции в производстве «сварочного» оборудования занимают нидерландская компания Besi и американская Applied Materials. Наиболее заметной на мировом рынке южнокорейской компанией в области машин термокомпрессионной сварки является Hanwha Semitek. Не так давно этот производитель также поставил первые образцы своих машин гибридной сварки SK Hynix.
В гонку уже включился южнокорейский электронный гигант LG: компания разработала собственное оборудование гибридной сварки. LG также занялась разработкой оборудования для химико-механической планаризации, работающего в паре с установками гибридного склеивания. Samsung Electronics также производит оборудование для гибридной сварки, главным образом используя его на своих полупроводниковых фабриках.
Современные чипы уже производятся по столь «тонким» техпроцессам, что с каждым новым поколением повышать их производительность становится всё труднее. Так что теперь всё чаще вместо монолитных «систем на кристалле» начинают использоваться модульные «системы в корпусе», представляющие из себя стопки модульных элементов-чиплетов. А значит, интерес полупроводниковой промышленности к оборудованию, способному эффективно отвечать на такие вызовы, будет только возрастать.
Компонеты чьего производства будут использоваться в российских фотолитографах? Статью можно прочитать в премиум-разделе канала «Фотолитограф»: