Massimizzare la resa dei semiconduttori con il monitoraggio avanzato dell'umidità

I mercati in crescita richiedono analisi di precisione dell'umidità in tracce di gas specializzati

Il nostro mondo è costruito sui chip dei semiconduttori. Quasi ogni tecnologia che utilizziamo, dagli smartphone agli elettrodomestici, dai controlli industriali alle automobili e ai satelliti, ha almeno un semiconduttore al suo centro.

Le prospettive a lungo termine per i semiconduttori e, quindi, per i fornitori di sistemi di produzione sono favorevoli. McKinsey prevede che il settore raddoppierà quasi di dimensioni entro il 2030, diventando "un'industria da mille miliardi di dollari", con circa il 70% della crescita trainata da tre soli mercati: automobilistico, di calcolo e archiviazione dati e wireless. La crescita dei veicoli elettrici, ad esempio, contribuirà in modo significativo alla crescita del mercato: McKinsey prevede che i futuri veicoli autonomi richiederanno ciascuno semiconduttori per un valore di 4.000 dollari, rispetto ai soli 500 dollari di una delle attuali auto con motore a combustione.

Tuttavia, gli eventi recenti hanno avuto un effetto negativo significativo sul settore. Solo pochi anni fa, si prevedeva che il mercato dei semiconduttori sarebbe cresciuto rapidamente, in modo quasi esponenziale, con l'aumento della domanda globale di nuove tecnologie di consumo e commerciali. Poi, è arrivata la Covid, accompagnata da pressioni inflazionistiche, tassi di interesse in rapido aumento e un crollo della fiducia dei consumatori nei Paesi di tutto il mondo. La domanda, insieme alle catene di approvvigionamento che alimentano i mercati e i produttori, si è bloccata, almeno temporaneamente.

Gartner, società di consulenza manageriale e analista di mercato, prevede che il fatturato globale dei semiconduttori scenderà del 3,6% nel 2023, con il mercato delle memorie colpito ancora più duramente da "scorte gonfiate e clienti che premono per prezzi notevolmente inferiori". Tuttavia, l'esperienza di PST con gli OEM che forniscono sistemi ai produttori di chip indica che la domanda di apparecchiature di produzione rimarrà forte nell'immediato futuro, in quanto le aziende si stanno preparando per il lancio di nuovi prodotti, proteggendo al contempo i propri ricavi attraverso il reshoring delle fonti di approvvigionamento.

Produzione di semiconduttori

La prevista crescita della domanda di semiconduttori è chiaramente una buona notizia per i diversi impianti di produzione di semiconduttori e per i produttori di dispositivi integrati. Sebbene storicamente la maggior parte della produzione sia stata concentrata in Nord America, Corea, Giappone, Taiwan e Cina, si sta assistendo a una crescente tendenza a costruire nuovi impianti di produzione in altri Paesi. Ciò è dovuto in parte alla necessità di accorciare e migliorare la resilienza delle catene di fornitura e in parte alle preoccupazioni per i potenziali rischi geopolitici, soprattutto per quanto riguarda la Cina e l'Estremo Oriente. Ad esempio, l'Unione Europea ha annunciato l'intenzione di diventare un importante polo produttivo di semiconduttori, con l'obiettivo di aumentare la propria quota del mercato globale dei semiconduttori dall'attuale 9% al 30% entro il 2030.

Qualunque sia il risultato, il soddisfacimento della domanda prevista dipenderà da tecnologie di fabbricazione sempre più avanzate, da una maggiore digitalizzazione e integrazione dei processi end-to-end, da un migliore utilizzo dell'IA e della manutenzione predittiva e da una più ampia adozione di sofisticati sistemi di monitoraggio e gestione dei processi. Questi ultimi contribuiranno a massimizzare i rendimenti grazie a un migliore controllo della qualità, a una maggiore produttività e a una riduzione del consumo energetico: anche un piccolo aumento percentuale dei rendimenti può rappresentare un incremento significativo della produzione, insieme al potenziale di riduzione dei costi di produzione.

Misurazione di precisione di tracce in gas specializzati

Gas specializzati ad altissima purezza sono essenziali per la fabbricazione dei semiconduttori. Questi gas includono:

In tutto il processo di fabbricazione, è essenziale rimuovere le impurità se si vuole che ogni fase sia completata in modo efficace con il minor livello di scarti; anche la presenza di tracce di impurità misurate in parti per trilione può comportare la perdita di un intero lotto di wafer.

Per molti anni abbiamo collaborato con i principali produttori di macchine per semiconduttori, sviluppando e fornendo un'ampia gamma di analizzatori e sensori di ossigeno e umidità ad alte prestazioni, oltre a gascromatografi di processo. Questi strumenti di precisione sono progettati per soddisfare i requisiti più esigenti delle fonderie di semiconduttori, essendo ideali per l'uso in fasi di processo che vanno dalla deposizione, litografia e incisione, al drogaggio, alla ricottura e alla pulizia della camera.

Ogni strumento è estremamente affidabile, facile da usare e, a seconda del prodotto e dell'applicazione, offre la certezza di misure ripetibili fino a livelli inferiori a 100 ppt.

L'impatto dell'umidità sulle rese

I prodotti principali di PST per la misurazione dell'umidità comprendono trasmettitori, igrometri e analizzatori. Questi strumenti svolgono un ruolo cruciale nel rilevare livelli di umidità in tracce nei gas ad altissima purezza e nell'aiutare a prevenire problemi come l'ossidazione, l'adesione delle fotoresistenze o la caratterizzazione coerente e la prevedibilità di ogni fase del processo.

Il nostro ultimo sensore di umidità per gas e igrometro online avanzato Pura offre una soluzione semplice, economica e altamente accurata per la misurazione dell'umidità in tracce nella produzione di semiconduttori. Come tutti i nostri prodotti, è supportato da servizi completi di assistenza tecnica, manutenzione e calibrazione, con una rete globale di esperti a disposizione per fornire consigli e assistenza pratica per ogni applicazione.

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Il nostro gascromatografo MultiDetek3 utilizza il rivelatore a emissione di plasma brevettato e, pertanto, siamo esperti nella rilevazione di impurità sub-ppb in gas di altissima purezza. La nostra tecnologia e il nostro know-how ci consentono di supportare anche il mercato dei gas speciali elettronici, garantendoci una copertura completa del mercato dei gas elettronici. Questi tipi di applicazioni includono miscele di gas tossici e pericolosi, sempre più richiesti nelle industrie elettroniche, per le quali disponiamo di prodotti e impianti di produzione adeguati. Le nostre soluzioni includono accessori progettati appositamente per le applicazioni dei semiconduttori, come il selettore di flusso LDGSS, il sistema di purificazione dei gas LDP2000/LDCryo e l'unità di calibrazione ppb LDGDSA, tutti integrati nei nostri armadi LDRack. Come produttori, siamo in grado di offrire la saldatura orbitale, la soluzione ideale per il mercato dell'elettronica ad altissima purezza. Per saperne di più, consultate i link sottostanti:

Note applicative LDetek Navigare fino alle sezioni "Gas elettronici e semiconduttori" e "Gas speciali elettronici". Molte delle note applicative mostrano cosa si può misurare con il nostro gascromatografo di processo.

Fonti:

Gartner

McKinsey & Company

World Economic Forum - European semiconductor manufacturing