远离硅的废料

新的 生产线不再从硅行业购买二手设备，而是投资于合作伙伴关系和专用工具集，以提高其能力

作者：CLASSONE TECHNOLOGY的JOE GAUSTAD

你认为目前硅片短缺的原因是什么？你认为是新冠肺炎推动了个人电脑需求的增长吗？或者你会举出晶圆厂劳动力中断、乌克兰战争造成的氖气短缺、俄罗斯被禁止出口的钯短缺，还是物联网产品的指数增长？

那些对当前芯片短缺的原因进行了大量思考的人认为，这不是一个因素，而是它们的组合，可能会相互影响。仅仅归咎于新冠肺炎是不合理的。虽然这有助于加速制造业赤字，但现实是，几十年来，硅行业一直在以健康水平的闲置产能运行。.

        在评估这个问题时，人们倾向于只关注由摩尔定律驱动的微电子技术创新。但这将所有的分析局限在逻辑和内存技术。要真正弄清到底发生了什么，还必须考虑其他半导体技术的发展，以及在晶圆厂建设、工具投资、工艺开发和劳动力开发方面的投资缺乏。

摩尔定律技术被定义为逻辑和内存技术的领先节点尺寸。那些参与者需要非常有钱。今天，只有几家公司投资300亿美元以上建造能够在5nm或更低节点上大量生产芯片的晶圆厂。支持它们的是工具和材料供应商的生态系统，这些供应商开发了尖端晶圆制造厂的制造技术。

iFixit拆解的iPhone 13 Pro中芯片的相对分布。

       正是这些IDM、代工厂、材料供应商和工具制造商以惊人的速度推动了微电子行业的发展。这一领先优势是几乎所有半导体资本投资的所在。

根据IHS Markit的数据，在过去两年中，领先和接近领先的技术已占半导体资本投资的86%。由于这种对推动摩尔定律技术发展的资本配置的强烈关注，它留下了一个真空，为一系列替代技术打开了大门。

这些替代技术受益于摩尔定律技术领导者的方法，他们通过创新设备设计和投资新工厂、新工具和新工艺技术缩小了节点。随着摩尔定律的支持者从一个节点走向另一个节点，他们上一代的技术和资本设备已经被出售。抢购者是“超越摩尔（MtM）”竞技场中的许多参与者，该竞技场包括逻辑和内存之外的所有设备，包括 芯片制造商。

MtM行业内的行业包括与RF、电源、传感器、MEMS、光子学和模拟器件相关的行业。虽然它们以比摩尔定律更保守的方式进化和发展，但这并不意味着它们对我们的日常生活没有重要贡献。从汽车到牙刷，这些芯片都是必不可少的成分。即使是搭载了最新一代存储器和逻辑的手机，也有更多采用MtM技术制造的芯片，如RF、电源和传感器。

The ClassOne Trident喷涂溶剂工具提供了现代化且价格合理的批量湿法加工。

发散工具集

2022年，我们看到那些处于逻辑和内存前沿的公司与那些在MtM行业的公司之间的相互作用发生了变化。一个驱动因素是，领先的摩尔定律技术并没有像以前那样降低资本的循环率。但另一个重大变化是，在我们所有的电子设备中越来越重要、越来越普及的MtM技术，现在已经与摩尔定律技术相去甚远，需要自己的专业开发。运行MtM技术的大多数工厂，包括生产 器件的工厂，都是以前存在于摩尔定律前沿的重新调整用途的工厂。购买这些晶圆厂后，在开始制造MtM之前，需要进行最小的更改。

        然而，如今MtM技术的制造商并不容易追求这条路线。在过去几年中，可再利用的晶圆厂数量有所下降，因为比台积电和三星落后几代的硅晶圆厂在继续大量生产逻辑和内存芯片。突出这一点的是英特尔的14 nm晶圆厂和拥有20 nm+晶圆厂的代工厂，它们仍在大批量生产。由于晶圆厂空间不足，正在专门为MtM技术建造新的代工厂，例如今年早些时候开放的Wolfspeed的Mohawk Valley 200 mm 工厂。

历史上，当一家新的MtM晶圆厂开业或扩建时，它将配备二手工具，从摩尔定律的“垃圾场”购买并重新调整用途。这激发了整个行业的转售商和翻新商，如Moov，帮助从摩尔定律技术到MtM技术的价值链下游代工设备有效重新调整用途。如今，现有MtM代工厂中的许多此类工具已接近使用寿命。

ClassOne Technology是一家为使用200mm及更小晶圆设施提供高性能电镀和湿表面处理设备的供应商，我们经常听说湿法工艺和电镀工具已经运行了20年或更长时间。这导致许多现有工厂寻找替代设备。与此同时，新工厂正在寻找工具，这种状况迫使MtM技术制造商购买新工具，并以前所未有的方式与制造商合作。

当这些MtM芯片制造商应对这种情况时，我们随时准备为他们提供大量价值。我们提供批量Batch Spray Trident系统，这是一种现代化、经济高效的喷涂溶剂和喷酸工具，可以直接替代老化的工具。我们还通过Solstice单晶片平台提供一流的性能技术，该平台主要服务于 和其他MtM客户。

传统上使用翻新工具，MtM技术会受到设计参数的约束。摩尔定律技术公司没有遇到这种限制，他们在克服与工艺和材料相关的瓶颈方面做了大量工作。不幸的是， 等技术面临不同的瓶颈，需求也不同。随着MtM技术的不断发展，对这些瓶颈、效率和流程优化约束进行了更多的审查。

这些因素中的一个例子发生在一家MtM公司，该公司需要提高其镀金工艺效率。它与我们和一家化学品供应商合作，在这方面取得了成功。尽管十多年前这一技术前沿被摩尔定律淘汰，但人们可以利用硅工业中广泛使用的镀金技术。因此，它还没有被研究或优化到其他材料的水平，例如铜；而最大的以硅为重点的大型公司的利益并没有延伸到这些MtM领域。

ClassOne Solstice单晶圆平台提供先进的电镀和湿法工艺技术。

在最佳点操作

在这种背景下，我们可以成为游戏规则的改变者，因为我们占据了最佳位置：我们足够大，可以用我们的技术开发中心支持流程开发；但我们的规模并不是如此之大，只有大摩尔定律技术公司才能获得我们的能力。这一机会让我们兴奋不已，我们非常渴望帮助在MtM技术领域建立一个技术合作生态系统。

除了发现很难获得二手工具外，MtM代工厂也发现很难找到有经验的员工来运营和管理他们的设施。这一问题可以追溯到大型半导体公司的行为，这些公司正在吸纳各级人才来经营他们的新工厂。这迫使MtM工厂雇佣和培训应届毕业生和新员工。在这里，我们伸出援手，为我们的许多客户为他们的新员工提供关于我们的工具和流程的深入培训。

我们还通过推出易于维护和自动故障排除的产品，帮助工厂顺利运行。我们的技术使用现代软件和算法来限制人工干预的需要。

鉴于由此产生的器件对日常生活非常重要，MtM技术正处于上升轨道，必须继续下去。取得进一步进展的关键是步摩尔定律团队的后尘，这些团队拥有专门的工具供应商、供应商和工厂，支持前沿内存和逻辑节点的生产。然而，拥有一个多元化的MtM技术生态系统本身还不够，还需要资本来建造晶圆厂；专门针对独特挑战设计的工具；以及帮助解决复杂问题的技术合作伙伴。

好消息是，在MtM领域有一个不断发展的解决方案提供商生态系统，我们计划成为这里的一家模型公司。虽然疫情和其他重大事件扰乱了全球供应链，并将芯片短缺归咎于此，但这不应掩盖这样一个现实：投资对于维持我们在MtM技术方面的生活方式至关重要。

ClassOne的技术开发中心拥有先进的计量和处理能力，用于联合开发计划和技术合作。

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