Memaksimalkan Hasil Semikonduktor dengan Solusi Legasi Teroptimasi

Meningkatkan Hasil Pembuatan Semikonduktor dengan Bahan Teroptimasi

Masroor Malik, Manajer Pasar Semikonduktor, Swagelok, dan Shelly Tang, Insinyur Metalurgi Utama, Swagelok

Inovasi cepat adalah keharusan dalam lanskap semikonduktor yang sangat kompetitif. Sebagian besar dunia modern tergantung pada perkembangan chip yang semakin canggih, menggunakan transistor yang semakin kecil untuk menghasilkan tingkat daya proses yang tinggi. Hukum Moore, yang menyatakan bahwa jumlah transistor dalam suatu chip membluder setiap dua tahun, telah berlaku sejak tahun 1970-an, dan terus mempengaruhi perkembangan transistor hingga hari ini.

Produsen tentu harus menyeimbangkan permintaan inovasi ini dengan kemampuan mereka sendiri untuk memaksimalkan baik output produksi maupun keuntungan. Bagaimana melakukannya? Laporan terbaru dari McKinsey & Company¹ menyarankan bahwa beberapa strategi umum—mengurangi biaya tenaga kerja, mengurangi konsumsi bahan, dan mengurangi biaya pengadaan global—telah terbukti efektif dalam jangka pendek, tetapi tidak menghasilkan peningkatan keuntungan jangka panjang.

Alih-alih, laporan menyarankan, produsen semikonduktor dapat lebih efektif mengelola biaya dan mempertahankan keuntungan yang lebih tinggi dengan meningkatkan yield akhir ke akhir. "Optimasi yield telah lama dianggap sebagai salah satu tujuan yang paling kritis, namun sulit dicapai—sehingga menjadi keunggulan kompetitif dalam operasi semikonduktor," menurut McKinsey.

Yield akhir ke akhir dapat ditingkatkan dengan berbagai cara, tetapi ada potensi signifikan di satu area yang kadang diabaikan dari proses pembuatan semikonduktor: sistem fluida dan komponen kritis yang mengangkut gas halogen reaktan dari penyimpanan ke ruang penletapan. Seiring dengan kondisi proses menjadi lebih menuntut, dan seiring dengan gas reaktan menjadi lebih ringan dan lebih agresif, sistem ini harus menawarkan tingkat performa tertinggi—dan banyak hal itu tergantung pada bahan dari mana mereka dibuat.

Dalam lingkungan produksi chip semikonduktor saat ini, stainless steel kelas rendah sering tidak menyediakan tingkat performa yang diperlukan. Berikut adalah bagaimana komponen sistem fluida yang terbuat dari bahan berkualitas lebih tinggi dapat berkontribusi pada yield akhir ke akhir yang lebih tinggi, dan apa yang harus dipertimbangkan produsen semikonduktor saat menentukan spesifikasi stainless steel.

Dampak sistem fluida pada potensi yield.

Dampak sistem cair dan gas pada yield terutama dipengaruhi oleh dua faktor kunci: kontaminasi dan korosi.

Pertama, seiring dengan transistor proses terus berkencang, daya tahan kontaminasi menjadi atribut performa yang semakin penting untuk lingkungan produksi kekecilan ultra. Partikel asing mikroskopik yang minim dapat menyebabkan masalah besar. Komponen sistem fluida yang tepat dapat membantu membatasi kontaminan dari memasuki proses pembuatan chip, sehingga berkontribusi pada volume chip yang lebih banyak yang layak selama siklus produksi.

Kedua, seiring dengan proses produksi semikonduktor semakin menggunakan gas proses yang lebih agresif yang mungkin memerlukan suhu operasi yang semakin tinggi, potensi korosi meningkat. Setiap waktu henti yang dihasilkan oleh kebutuhan untuk mengganti klep, pasang, atau tabung yang terkorosi dalam sistem ini dapat menghentikan produksi dan secara dramatis mengurangi yield keseluruhan. Daya tahan korosi yang superior dapat membantu produsen menghindari jenis waktu henti ini. Kesalahan juga adalah pertimbangan utama di sini—komponen sistem yang tidak berfungsi dengan baik dapat menyebabkan kebocoran yang berpotensi berbahaya.

Mencapai performa yang lebih tinggi melalui pemilihan material strategis.

Formulasi stainless steel dengan keseimbangan yang dioptimalkan antara legasi performa tinggi dan konten sisa adalah kritis untuk lingkungan produksi semikonduktor.

Misalnya, tingkat chromium, nikel, dan molibdenum yang tinggi dalam formulasi stainless steel meningkatkan baik kekuatan material maupun kemampuan menahan korosi yang timbul dari kontak dengan media sistem agresif. Konten sisa tertentu harus tetap dalam formulasi—misalnya, keseimbangan sulfur tertentu diperlukan untuk memastikan finishing permukaan komponen penggunaan akhir yang optimal dan kemampuan las. Ini adalah kombinasi yang menantang dari atribut performa untuk diseimbangkan, dan memerlukan produsen dengan tingkat pengalaman dan pengetahuan yang tinggi dalam metalurgi dan ilmu material.

Dalam pembuatan semikonduktor, namun, kebersihan dan kehalusan adalah prioritas kritis. Kebersihan dapat ditingkatkan dengan menggunakan material kehalusan tinggi dengan impuritas yang diminimalkan dalam stainless steel melalui proses seperti argon oxygen decarburization (AOD), vacuum induction melting (VIM), dan vacuum arc re-melting (VAR). Metode kontrol kualitas dan pengujian yang ketat juga harus diterapkan oleh produsen—upaya seperti pengujian ultrasonik, pengujian arus eddy, dan metode lain dapat mendeteksi ketidaksempurnaan internal atau eksternal yang terkecil yang dapat menindas kehalusan. Pemrosesan pasca-mesin, seperti electropolishing dan passivation untuk bahan tertentu, dapat lebih meningkatkan kebersihan komponen.

Apa yang harus dicari dari supplier komponen sistem fluida Anda.

Untuk mengurangi kontaminasi, meningkatkan daya tahan korosi, dan berkontribusi pada yield produksi akhir ke akhir yang lebih tinggi, produsen semikonduktor harus mencari supplier komponen sistem fluida yang terbukti yang memahami kebutuhan unik aplikasi kritis mereka dan menawarkan solusi dengan fungsionalitas dan konstruksi material yang dioptimalkan.

Supplier ideal harus dapat…

• Memahami dengan menyeluruh ilmu material dan tantangan manufaktur semikonduktor
• Mengambil stainless steel berkualitas tertinggi dari supplier yang terbukti
• Memelihara standar pemrosesan dan kimia material yang ditetapkan erat
• Menguji dengan ketat dan menyeluruh semua material stainless steel
• Memelihara kontrol yang ketat atas material selama proses manufaktur
• Melacak semua material stainless steel dari bahan baku hingga pengiriman untuk 100% traceability

Mencari supplier yang menunjukkan setiap atribut ini berusaha layak bagi produsen semikonduktor yang ingin mencapai output puncak di ruang yang sangat kompetitif ini. Menemukan supplier yang menawarkan produk berperforma tinggi yang meminimalkan kontaminasi dan korosi melalui pilihan material yang tepat dan desain produk memiliki potensi ROI yang signifikan.

Tertarik untuk mempelajari lebih lanjut tentang cara sistem fluida yang dioptimasi dapat membantu Anda mencapai peningkatan keuntungan jangka panjang? Swagelok memiliki dekades pengalaman menyediakan komponen berperforma tinggi bagi industri semikonduktor. Hubungi tim kami dan temukan bagaimana Anda dapat mendapat manfaat hari ini.

¹ "Taking the next leap forward in semiconductor yield improvement," McKinsey & Company, 2 Mei 2018.

Masroor Malik adalah Manajer Pasar Semikonduktor untuk Perusahaan Swagelok. Dalam dua puluh dua tahunnya dengan perusahaan, ia memiliki pengalaman teknis yang signifikan membantu pelanggan di seluruh pasar semikonduktor. Ia memiliki gelar dari University of Nebraska-Lincoln, dan Weatherhead School of Management di Case Western Reserve University.

Shelly Tang adalah Insinyur Metalurgi Utama untuk Perusahaan Swagelok. Dalam hampir 20 tahun dalam peran ini, Shelly memiliki pengalaman yang signifikan dalam ilmu material dalam berbagai aplikasi sistem fluida kritis. Ia memiliki gelar Ph.D. dalam Ilmu Material dan Teknik dari Penn State University.