תוכן עניינים
- סיכום מנהלים: 2025 وما بعد
- גורמי שוק מאיצים את אימוץ המדידה מבוססת VTM
- סקירת טכנולוגיה: מה עושה את המדידה מבוססת VTM ייחודית?
- נוף תחרותי: שחקנים מרכזיים ומחדשנים
- חידושים אחרונים ביישומי VTM לייצור חצי מוליכים
- אתגרי אינטגרציה ופתרונות בסביבות ייצור
- תחזיות שוק עד 2029: צמיחה, מגזרים ואזורי שוק
- שותפויות אסטרטגיות ושיתופי פעולה בתעשייה
- רגולציה, תקנים והשלכות על איכות
- מבט לעתיד: שיבושים פוטנציאליים והזדמנויות ארוכות טווח
- מקורות והפניות
סיכום מנהלים: 2025 وما بعد
מדידת חצי מוליכים מבוססת שיטת העברת אדים (VTM) צומחת כטכנולוגיה מרכזית המאפשרת להתמודד עם המורכבות ההולכת וגדלה של אדריכלות מכשירים ודרישות בקרת תהליכים מדויקות בתעשיית חצי המוליכים. נכון לשנת 2025, ההתרחבות של צמתים מתקדמים של לוגיקה וזיכרון—בעיקר ברמת 3 ננומטר ומעלה—הניעה את הביקוש לפתרונות מדידה היכולים לבצע ניתוחים לא הרסניים, בעלי רזולוציה גבוהה ומהירים יותר של מבנים מורכבים יותר ויותר. טכניקות מבוססות VTM משתלבות בתהליכי בקרת תהליכים לצורך מתן מדידות קריטיות עבור סרטים דקים, איכות ממשקים והרכב חומרים, שכולם חיוניים לשיפור התשואה וצמצום פגמים.
יצרני ציוד מרכזיים החלו לשלב כלים מבוססי VTM בתיקי המדידה שלהם. KLA Corporation, לדוגמה, ציינה את החיפוש אחר יכולות ניתוח חומרים חדשות המתאימות לצמתים של מכשירים דור הבא. באופן דומה, Lam Research ממשיכה לחקור פתרונות מדידה מתקדמים לתהליכים בקנה אטומי, כאשר טכנולוגיות VTM מיועדות להתמודד עם הפערים במדידה בהפקה סלקטיבית ובחיתוך. מאמצים אלה מתיישבים עם המעבר למבנים תלת-ממדיים של מכשירים, כמו FETs עם דלת מכל עבר (GAA) ודינאמיים מתקדמים, שבהם שיטות מדידה מסורתיות נתקלות במגבלות ברזולוציה מרחבית וברגישות חומרים.
קונסורציום תעשייתי כמו SEMI ויוזמות R&D שיתופיות תומכות בסטנדרטיזציה ובאימות של גישות מבוססות VTM, תוך הדגשה של הרלוונטיות שלהן לייצור בנפחים גבוהים. אינטגרציית שיטות אלו צפויה להאיץ ככל שיצרני חצי המוליכים ינסו לצמצם את זמני המחזור ולשפר את חלונות התהליך, במיוחד ביישומי תהליך חשיפה EUV ואריזות מתקדמות.
בהסתכלות קדימה, התחזית עבור מדידת חצי המוליכים מבוססת VTM בשנים הקרובות היא חיובית. צפוי גידול באימוץ ככל שמפעלים ישפרו את הייצור בצמתים מתקדמים וככל שהאינטגרציה ההטרוגנית ואריזות מתקדמות יהפכו לנורמות בתעשייה. מדידה מבוססת VTM גם צפויה לשחק תפקיד בתמיכה בהכנסת חומרים חדשים, כולל חצי מוליכים דו-ממדיים וחומרים מורכבים, שבהם המדידה המסורתית לא מצליחה. המיקוד בתעשייה יהיה על שיפור תפוקה, אוטומציה ואינטגרציה עם פלטפורמות בקרת תהליך המונעות על ידי AI, במטרה למקסם את התשואה על ההשקעה הן עבור יצרני הכלים והן עבור יצרני השבבים.
בסיכום, מדידה מבוססת VTM נמצאת בחזית החדשנות בבקרת תהליך של חצי מוליכים. המסלול שלה עד 2025 وما بعد יעוצב על ידי המשך השקעה מיצרני כלים, אימוץ גובר על ידי יצרני חצי המוליכים ושיתוף פעולה מתמשך ברחבי שרשרת האספקה כדי להתמודדות עם האתגרים הטכניים של ייצור בצמתים מתקדמים.
גורמי שוק מאיצים את אימוץ המדידה מבוססת VTM
אימוץ מערכת המדידה מבוססת מודול העברת ואקום (VTM) בחצי מוליכים מואץ, מונע על ידי חיבור של גורמים טכניים, כלכליים ושרשרת אספקה שמשנים את התעשייה בשנת 2025 וצפויים להמשיך בשנים הקרובות. מספר גורמי שוק מרכזיים תורמים למגמה זו:
- סקלאות צומת מתקדמות ומורכבות מכשירים: המעבר המתמשך לצמתים לוגיים מתחת ל-5 ננומטר ולזיכרון מתקדמים דורש דיוק גבוה יותר ויותר במדידה. צמצום ממדי מפתח ומבנים תלת-ממדיים מורכבים, כמו טרנסיסטורי GAA ותכונות עם יחס היבטים גבוה, דורשים טיפול ללא זיהום ומחזורי מדידה מהירים ואוטומטיים, ששניהם מתאפשרים על ידי מערכות מבוססות VTM. ספקי ציוד מובילים, כמו Lam Research ו- Applied Materials, ציינו לאחרונה את שילוב העברת ואקום בפלטפורמות המדידה והבדיקה שלהם כדי לעמוד בדרישות הללו.
- שיפור תשואה ושליטה בפגמים: ככל שחלונות התהליך מתהדקים, משוב בזמן אמת ומעקב in situ הופכים חיוניים לאופטימיזציה של התשואה. פלטפורמות מדידה מבוססות VTM תומכות בארכיטקטורות כלים מקובצים, ומאפשרות העברה חלקה בין תהליכים לחדרי מדידה תחת ואקום. זה מפחית את החשיפה של דיסקיות לזיהומים באוויר ומבטיח את אמינות המדידה, שזו התחשבות מרכזית שהודגשה בהיצעות האחרונות של KLA Corporation ו- Hitachi High-Tech Corporation.
- אוטומציה ותפוקה: מערכת ייצור המעבדים מאמצת יותר ויותר אוטומציה כדי להתמודד עם מחסור בכוח עבודה מיומן ולשמור על יעילות ייצור בנפחים גבוהים. מערכות VTM מסייעות בהעברות דיסקיות אוטומטיות ובתפוקה גבוהה בין מודולי מדידה לחדרי תהליך, תוך תמיכה במגמה לעבר מפעלי ייצור ללא מגע. Tokyo Electron ו- SCREEN Semiconductor Solutions הדגישו את תפקיד העברת הוואקום והרובוטיקה בהיצעות הכלים המדידה האחרונות שלהם.
- שליטה בזיהום ואמינות: ככל שמבני המכשירים הופכים להיות רגישים יותר לחלקיקים ולזיהומים מולקולריים, שמירה על פני דיסקיות נקיות היא קריטית. מדידה מבוססת VTM מבטלת חשיפה לאטמוספרה במהלך העברות פנימיות, ומקלה על עמידה בסטנדרטיזציות של שליטת זיהום המוגדרות על ידי איגודי תעשייה כמו SEMI.
- עמידות של שרשרת אספקה גלובלית: יצרנים ממקדים יותר ויותר את תשומת הלב שלהם על מידות התחלופה והמודולריות של הכלים כדי לשפר את הגמישות של שרשרת האספקה. מערכות מדידה מבוססות VTM, עם הממשקים הסטנדרטיים שלהן ועיצוב מודולרי, תומכות במערכות שינוי מהיר וחלוקת ציוד בשרשרות ייצור רבות, כפי שצוין על ידי ASML בעדכוני הטכנולוגיה שלה.
בהסתכלות קדימה ל-2025 وما بعد, המאמץ לדחוף לתפוקה גבוהה של דיסקיות, להפחתת פגמים ולחדשנות מתמשכת בתהליכים מבטיח שמדידה מבוססת VTM תישאר טכנולוגיה מרכזית במפעלי חצי מוליכים מתקדמים, התומכת הן בשיפורים מיידיים והן בהתקדמות מהפכנית בתהליכים.
סקירת טכנולוגיה: מה עושה את המדידה מבוססת VTM ייחודית?
טכניקות מדידה מבוססות שיטת העברת אדים (VTM) הפכו לחדשנות משמעותית במדידת חצי מוליכים, המספקות יכולות ייחודיות לבקרת תהליך inline ולאפיון חומרים מתקדם. בניגוד לשיטות מדידה מסורתיות המבוססות על פני השטח או מגע, VTM עושה שימוש במפגשים מבוקרים של אדים כדי לנתח פרמטרים קריטיים של חצי מוליכים כגון הרכב, עובי, אחידות ופגמים על דיסקיות ועל סרטים דקים. גישה זו היא במיוחד רלוונטית לאור הדרישות הגבוהות של התעשייה לדייקנות ולניתוח לא הרסני ברמות הטכנולוגיה שמתחת ל-5 ננומטר.
מאפיין מרכזי של מדידה מבוססת VTM הוא חוקר לא מקשר, מבחן כימי-סלקטיבי, המפחית את זיהום הדגימות ונזק פיזי—נושאים שמאתגרים יותר ויותר את המדידה המסורתית ככל שמבני המכשירים מצטמצמים וחומרים מתמגנים. על ידי שימוש באדים כימיים ממוקדים שמגיבים עם רכיבי סרט או תשתית ספציפיים, VTM יכולה להשיג רגישות גבוהה לשינויים בהרכב ובעובי. זהו יתרון ביישומים כגון ניטור תהלילי הפקדה אטומית (ALD), הערכת בידוד פרופיל גבוה, וניתוח מבנה NAND תלת-ממדי, כאשר טכניקות אופטיות או חשמליות מסורתיות עשויות לסבול מכשלים ברזולוציה לעומק או בסלקטיביות.
ספקי ציוד מרכזיים, כמו Lam Research ו- KLA Corporation, שילבו עקרונות VTM בכלי מדידה מתקדמים שלהם, תוך הדגשת מחזורי מדידה מהירים בתוך המפעל ועמידות בייצור בנפחים גבוהים. לדוגמה, כמה ממערכות VTM המזורות בשימוש משתלבות במצבים של חיתוך אדים או צעדים של פסיבציה לפני ניתוח ספקטרוסקופי בזמן אמת, המספקות נתונים ניתנים לפעולה תוך שניות ומסייעות בבקרת תהליך סגורה. משוב מהיר זה חיוני למפעלי לוגיקה וזיכרון מתקדמים שזקוקים לניטור כמעט רציף כדי לשמור על תשואות בצמתים מתקדמים.
יתרה מכך, מדידה מבוססת VTM מתאימה במיוחד למבני מכשירים מורכבים והטרוגניים כמו FETs עם דלת מכל עבר וצללים מתקדמים של DRAM, שבהם שיטות מסורתיות חסרות רזולוציה מרחבית או הבחנה בחומרים. היכולת שלה לחקור ממשקים חבויים ולערוך הערכות קונפורמיות בתכונות היבט גבוה, מציבה אותה כאמצעי קריטי לקידום הידע על חצי המוליכים בעתיד.
בהתבוננות קדימה ל-2025 وما بعد, האימוץ ההולך ומתרחש של כלי מדידה מבוססי VTM צפוי להאיץ ככל שהאתגרים באינטגרציה בין תהליכים עשויים להתגבר. מפעלים ומפעלי מכשירים משולבים צפויים להרחיב את השימוש ב-VTM, בהנחה כי הטכנולוגיה מתאימה לאוטומציה בעידן התעשייה הרביעית ומסייעת בניתוח תהליכים מונחים על ידי למידת מכונה. כשמפת הדרכים הבינלאומית למכשירים ומערכות (IRDS) ממשיכה להדגיש את החדשנות במדידה כצוואר בקבוק מרכזי לקידום, VTM צפויה לשחק תפקיד מרכזי באסטרטגיות ייצור חצי מוליכים דור הבא (IEEE IRDS).
נוף תחרותי: שחקנים מרכזיים ומחדשנים
הנוף התחרותי עבור מדידה מבוססת חומר מופעל על ידי מתח (VTM) חיוני במהירות כפי ששתי חברות המדידה המוסדיות והסטארט-אפים החדשניים שואפים לנצל את היכולות הייחודיות של VTMs לבקרת תהליכים דור הבא. נכון לשנת 2025, הלחץ לעבר צמתים מתקדמים—כמו 3 ננומטר ומטה—הגביר את הביקוש לפתרונות מדידה המציעים רגישות גבוהה יותר, מדידות לא הרסניות ועמידות במבני מכשירים תלת-ממדיים מורכבים.
בין השחקנים הבולטים, KLA Corporation ממשיכה לשלב חומרים מתקדמים ופוטוניקה בפלטפורמות המדידה שלה. אף על פי ש-KLA לא הכריזה על מוצרים ספציפיים מבוססי VTM נכון לשנת 2025, ההשקעות המתמשכות שלה במדידה אופטית ומונעת שילוב מסיבי של מודולים מבוססי VTM ככל שהם מתבגרים. Applied Materials—ספק ציוד נוסף עיקרי—ממונע לקראת הרחבת הצעות המדידה והבדיקה שלה, עם שיתופי פעולה מחקריים שממוקדים בשיטות חומרים מתקדמות ובחיישני מתכת על בסיס חומרים מטה-מטפת כדי לשפר את גילוי הפגמים ומדידת ממדי המפתח הקריטיים.
בחזית החדשנות, מספר חברות מתמחות וסניפים של אוניברסיטאות החלו למכור חיישני VTM ומודולים המותאמים לאפיון חצי מוליכים. במיוחד, imec הדגימה מכשירי VTM פורצי דרך בשיתוף פעולה עם בעלי עניין בתעשייה, ממוקדים בניהול מדידה דינמית בזמן אמת לתהליכים מתחת ל-5 ננומטר. המחקר שלהם בנושא מטסופים ניתנים לכוונון ורשתות אנטנות ננו, נתמכים על ידי מפעלי האמצע ויוצרים כאחראים עיקריים לאימוץ מוקדם של פתרונות מבוססי VTM.
באסיה, חברת Western Digital (Innovation Labs) וכמה מפעלים מובילים חוקרים באופן פעיל חיישני תדלוק VTM לבדיקת דיסקיות inline ובקרת חפיפה, בשיתוף פעולה עם סטארט-אפים בתחום מדעי החומרים. מיקוד אזורי זה נתמך על ידי השקעות ממשלתיות משמעותיות במחקר ופיתוח בתחום חצי המוליכים, במיוחד בדרום קוריאה וטאיוואן, ומקדם סביבה תחרותית לפיתוח מהיר ואימוץ פיילוט של כלים מבוססי VTM.
בהסתכלות קדימה, צפוי שהנוף התחרותי יעבור שיפורים על ידי שיתופי פעולה מוגברים בין יצרני הציוד, מכוני המחקר וחברות החומרים. מפת הדרכים עבור מדידה מבוססת VTM מצביעה על מסירות מסחרית בקווי פיילוט עד לשנת 2025 לשנת 2026, כאשר הפניית שוק רחבה תלויה באינטגרציה מוצלחת עם שרשרת המדידה הקיימת והיתרונות שניתן להעמיד ביחס לתפוקה ואמינות המדידה. ככל ששיתופי פעולה עם הסביבה מתעמקים, התחום צפוי לצמיחה מהירה, עם כניסות חדשות ושחקנים ממוסדים מהמרוצים לספק פתרונות מדידה מבוססי VTM מוכנים לייצור בקנה מידה.
חידושים אחרונים ביישומי VTM לייצור חצי מוליכים
אינטגרציית הטכנולוגיות מבוססות מודולות העברת ואקום (VTM) במדידת חצי מוליכים ממשיכה להאיץ כששחקנים בתעשייה שואפים להציב את המבנים המתקדמים יותר בארכיטקטורות המורכבות יותר של מכשירים. בשנת 2025, התעשייה רואה בפתרונות מבוססי VTM קריטיים לשמירה על שלמות הדגימות ולאפשר מדידות בלתי הרסניות עם תפוקה גבוהה בכל תהליך ייצור החצי מוליכים.
אחת ההתקדמות המשמעותית ביותר היא שילוב מערכות VTM עם כלים מדידה מתקדמים כמו מיקרוסקופים אלקטרוניים סורקים (SEM), מיקרוסקופים אלקטרוניים במעבר (TEM) ומיקרוסקופים בסיוע כוח אטומי (AFM). מודולים אלו מאפשרים העברה חלקה וללא זיהום של דיסקיות ודגימות בין חדרי תהליך לבין תחנות בדיקה תחת ואקום גבוה מאוד (UHV) או בסביבות מבוקרות. יכולת זו חיונית במיוחד עבור מדידה ברמה שמתחת ל-5 ננומטר, שבה אפילו חשיפה קצרה לאטמוספירה עלולה לשנות את הכימיה של פני השטח או להציג פגמים. חברות כמו ULVAC, Inc. ו- Kurt J. Lesker Company פיתחו פלטפורמות מודולריות של VTM המשלבות ישירות עם כלי המדידה והעיבוד, תומכות במידות דיסקיות של 300 מ"מ ומעלה.
הודעות המוצר האחרונות מצביעות על מגמה זו. בשנת 2024, Brooks Automation הרחיבה את תיק VTM שלה כדי להציע תפוקה גבוהה יותר והתאמה טובה יותר לחדרים נקיים, תוך מענה ישיר לביקוש לטיפול מהיר וללא זיהום של דיסקיות בתהליכי מדידה. באופן דומה, Ferrotec הציגה רכיבי VTM חדשים המעוצבים ליישומי מדידה ובדיקה עתידיים, עם דגש על אמינות ואינטגרציה עם פלטפורמות ניתוח פגמים המונעות על ידי AI.
בתחום היישומים, מדידה מבוססת VTM מאמצת יותר בעבודות בדיקה לקויה קוונית ובקרת תהליך למגזרי אריזות מתקדמות. לדוגמה, Applied Materials מדגישה את משמעות העברת הוואקום עבור מודולי המדידה בפתרונות בקרת תהליך האחרונים שלה, ומצביעה על שיפוט חוזר ביכולת הביצוע ועל הפחתה של אובדן תשואה עם זיהומים חלקיקים.
בהסתכלות קדימה, בשנים הבאות צפוי שסטנדריזציה ואינטראקטיביות נוספות במודולי VTM יאפשרו קיבוץ כלים גמיש יותר וסביבות ייצור אוטונומיות יותר. המיניאטוריזציה המתמשכת של המכשירים, כולל FET עם דלת מכל עבר (GAA) ו-3D NAND, ימשיכו לדחוף לחדשנות בכל הנוגע בין מדידה מבוססת VTM בהרכבה ובתוכנה. ככל שהתעשייה תצעד לעבר 2 ננומטר ומעלה, פתרונות VTM צפויים להפוך לחיוניים עוד יותר להשגת הדיוק, הניקיון והתפוקה הנדרשים בתהליכי מדידה של חצי מוליכים.
אתגרי אינטגרציה ופתרונות בסביבות ייצור
אינטגרציית מערכות מדידה מבוססות מודול העברת ואקום (VTM) בסביבות ייצור (Fab) היא אזור מתפתח במהירות, בייחוד כשיצרני השבבים שואפים לתפוקה גבוהה יותר ולבקרת תהליך קפדנית בצמתים מתקדמים. האתגר המרכזי טמון בשילוב חלק של מדידה מבוססת VTM במתקנים אוטומטיים ביותר ובחדרים נקיים מגבילים, תוך עמידה בדרישות של אמינות, שליטה בזיהום ואינטגרציה של נתונים.
בעיה בולטת אחת היא הצורך לשמור על תנאי ואקום גבוהים מאוד במהלך העברת דיסקיות בין תהליכים לכלים למדידה. מודולי VTM הם חיוניים למזעור סיכוני זיהום, אך האינטגרציה שלהם מגבירה את המורכבות של המערכת ונפח המכשירים. פתרונות חדשים מתמקדים בעיצובים מודולריים של VTM ובשיפורים ברובוטיקה, מה שמאפשר פריסה גמישה עם מינימום הפרעות לסידור המפעל. לדוגמה, Lam Research הציגה פלטפורמות VTM קומפקטיות תואמות לכלים שמסייעות בהפחתת הנפח של הציוד ושלב ההעברה של דיסקיות.
אישור נתונים הוא אתגר נוסף, שכן מערכות מדידה מבוססות VTM מטפחות בערימות נתונים גדולות והטרוגניות שצריכות להתנחל עם מערכות ביצוע ייצור (MES) ו- Advanced Process Control (APC) ברחבי המפעל. יצרני ציוד מובילים כמו KLA Corporation מפתחים ממשקים נתונים סטנדרטיים ופתרונות חישוב קצה כדי לאפשר ניתוחים בזמן אמת ישירות ברמת הכלי, מה שמשפר את המשוב לגבי התהליך ומפחית את זמני המחזור.
מכשול אינטגרציה נוסף כולל שמירה על זמינות ואמינות הכלים בתנאים הקשים של ייצור מתמשך. חידושים בתחזוקה חוזית—המנצלים חיישני IoT ואבחונים מונעים על ידי AI—מוטמעים כדי לפקח על בריאות ה-VTM ולמנוע כישלונות מראש. Applied Materials הרחיבה לאחרונה את יכולות הניטור מרחוק של קלאסטרים מבוססי VTM, ומדווחות על הפחתה מדודה בזמן הושעה לא מתוכננת.
בהסתכלות קדימה ל-2025 وما بعد, המעבר ליישומים מעבר ל-Moore (כגון אריזות מתקדמות, אינטגרציה הטרוגנית) ידרוש מערכות מדידה מבוססות VTM גמישות עוד יותר. שיתופי פעולה בתעשייה, כמו אלו המנוהלים על ידי SEMI, עובדים על פיתוח סטנדרטים פתוחים לתקשורת ושיתוף פעולה של כלים, במטרה לפשט את אינטגרציית VTM בזרימת תהליכים מגוונות. ככל שמפעלי הייצור ישאפו לתשואות גבוהות יותר וליעילות בצמתים מתחת ל-5 ננומטר ובמבנים תלת-ממדיים, היכולת להתממשקות גמישה ואמינה של מדידה מבוססת VTM תהפוך להיות המבדיל המרכזי.
תחזיות שוק עד 2029: צמיחה, מגזרים ואזורי שוק
שוק המדידה מבוססת VTM בחצי מוליכים מוכן להתרחבות משמעותית מהשנים 2025 עד 2029, מונע על ידי אימוץ מהיר של פתרונות בקרת תהליך מתקדמים בתחום ייצור החצי מוליכים. מדידה וירטואלית (VTM) מנצלת למידת מכונה ונתוני תהליך כדי לחזות פרמטרים קריטיים של דיסקיות בזמן אמת, תוך הפחתת התלות במדידות פיזיות איטיות ויקרות ומאפשרות תפוקה גבוהה יותר ותשואה. שינוי טכנולוגי זה צובר תאוצה ככל שיצרני השבבים עוברים לצמתים מתחת ל-5 ננומטר ואתגרים טכנולוגיים גוברים בתקני תקלות הנדרשים מדידת תפוקה מורכבת יותר.
לפי הצהרות אחרונות ומפות דרכים מספקי ציוד חצי מוליכים המובילים, אינטגרציית ה-VTM עם כלי מדידה מסורתיים צפויה להפוך לנפוצה יותר במפעלי לוגיקה וזיכרון כאחד. Applied Materials הדגישה את תפקיד ה-VTM באסטרטגיות מתקדמות לבקרת תהליך, במיוחד עבור מבנים טרנסיסטורים חדשים וליטוגרפיה EUV, וצפויה שמדידה מונעת תוכנה תהווה אבן יסוד של המפעלי הדור הבא עד 2026. באופן דומה, KLA Corporation מדגישה את ההשקעה המתמשכת בפלטפורמות המיועדות ל-VTM במגזר המדידה שלה, עם צמיחה חזקה צפויה מהמובילים בשוק וביצרני מכשירים משולבים.
פילוח שוק מצביע כי הייצור הלוגי—המונע על ידי צמתים מתקדמים למטרות AI, HPC ויישומים ניידים—יהיה המאמצים הגדולים ביותר של פתרונות מדידה מבוססי VTM. מפעלי זיכרון, בפרט אלו המייצרים 3D NAND ו-DRAM, גם צפויים להגדיל את השקעתם ב-VTM ככל שמורכבות התהליך תעלה. אזורית, אסיה-פסיפיק תשמור על מעמדה כאזור הדומיננטי, בשל ריכוז של מפעלים מובילים טאיוואן, דרום קוריאה וסין. חברות כגון TSMC ו-Samsung Electronics משקיעות בעקביות במתודולוגיות מדידה מתקדמות כדי לשמור על תחרותיות בחזית.
בהתבוננות לקראת 2029, הנוף התחרותי צפוי לראות שותפויות מוגברות בין יצרני ציוד וקורבנות תוכנה, כאשר הגישה המבוססת על נתונים של VTM דורשת אינטגרציה חלקה עם אוטומציה מפלטות ובקרת תהליך. המעבר למודלים של "מפ fábrica智能"—שכוללים AI, נתוני גדולים ו-VTM—יאיץ עוד יותר את האימוץ. כתוצאה מכך, תחזיות השוק ה-VTM מבוססות של חצי המוליכים צפויות להצביע על צמיחה חזקה בשורות דו-ספרתיות עד 2029, כאשר אסיה-פסיפיק תוביל, ואחריה צפון אמריקה ואירופה, כאשר צמתים מתקדמים מתרחבים ומפעלי ייצור חדשים מקימים פעילות.
שותפויות אסטרטגיות ושיתופי פעולה בתעשייה
עליית מדידת ה-VTM (מדידת מבדקים וירטואלית) ביצור חצי מוליכים מייצרת גלי של שותפויות אסטרטגיות ושיתופי פעולה בתעשייה, כאשר יצרניות השבבים וספקי הציוד שואפים להאיץ את בקרת התהליך ולשפר את התשואה בצמתים מתקדמים. בשנת 2025, התחברות ה-VTM בסביבות ייצור מונעת על ידי שותפויות שמחברות ידע במדידות עם מתודולוגיות מתקדמות של AI, ניתוח נתונים וציוד תהליך.
שחקנים מרכזיים במדידה מבוססת VTM, כמו KLA Corporation ו- Applied Materials, מקיימים שותפויות עם מפעלים וטכנולוגיות מתקדמות כדי לפתח פתרונות מדידה וירטואלית המותאמים בתהליכים מתחת ל-5 ננומטר ובמבנים תלת-ממדיים מתפתחים. לדוגמה, KLA Corporation הודיעה על שיתופי פעולה עם יצרני לוגיקה וזיכרון עיקריים כדי להטמיע מדידה וירטואלית המונעת על ידי AI בייצור בנפחים גבוהים, תוך ניצול נתוני תהליך וחיישנים בזמן אמת כדי לחזות ממדי מפתח ומדדי פגמים עם דיוק גבוה יותר.
באותו זמן, ספקי ציוד פועלים עם חברות תוכנה כדי לשלב אלגוריתמים של VTM בכלי תהליך. ASML, ספק הליטוגרפיה המוביל, משתפת פעולה עם חברות לשליטה על תהליך והאנליטיקה כדי לשלב מודולי מדידה וירטואלית ישירות בתוך מערכת הסקנות ובפלטפורמות הבדיקה שלהן, ולשפר את המעקב inline עבור הדפוסים והאורכים המתקדמים (ASML). שיתופים הללו מכוונים לספק מפעלים עם בקרת חיזוי ומעגלי משוב המפחיתים את העומס על מדידה, מקטינים את זמני המחזור ומשפרים את התשואה הכוללת.
קונסורציות בתעשייה ושיתופי פעולה R&D גם מסייעים בפיתוח ובסטנדרטיזציה של מתודולוגיות VTM. ארגונים כמו SEMI ו- imec הם המובילים בפרויקטים משותפים שמעבירים יצרני שבבים, אנשי כלי-זיהוי ומספקי ניתוחים שיחד מקנים ידע ויסודות טובים לשימוש ב-VTM על פרקטיקות ושייכות צולבות של סביבות ייצור מגוונות (imec). שיתופים אלו הם חיוניים כאשר התעשייה עוברת לייצור עם שיטות חזקות ומשתנות, כאשר מדידות מסורתיות לא יכולות יהיו למשוך את השיטות החדשות.
בהתבוננות לשנים הקרובות, צפויים שיתופי פעולה בין-תעשייתיים אלו להגביר, עם דגש על סטנדרטיזציה של פורמטים נתונים, שיפור יכולת ההעברה של הממודלים והחזרת VTM לאקטואליות חומרים חדשים וידועות. ככל שמורכבות החומרים תגדל, החדשנות הקולקטיבית שנעשתה על ידי שותפויות אסטרטגיות תהיה חיונית להמשך התשואה ויכולת ההבחנה בתעשייה המתקדמת.
רגולציה, תקנים והשלכות על איכות
על רקע שהמאבק המדידה מבוססי VTM (מדידת מודולות העברת ואקום) בחצי מוליכים הופך לאחד שעומד בפני תהליכי תחזור וייצור מתקדמים, המסגרות הרגולטוריות ותקני התעשייה מתפתחות במהירות כדי להבטיח איכות, אינטראקציה וסafety בשרשרת האספקה הגלובלית. בשנת 2025, המעבר לצמתים מתקדמים הגבוהים מ-3 ננומטר ואדריכלות תלת-ממדיות מורכבות מדגיש את החשיבות של סטנדרטיזציות טובות ומערכתיות, כי גם שינויים קטנים בתהליכים יכולים להשפיע באופן קרדינלי על התשואות והאמינות של המכשירים.
גופי התקרה בינלאומיים כמו SEMI מעדכנים באופן פעיל את המפרטות שקשורות לממשקים של VTM, ניקיונות, שליטה בזיהום, ופרוטוקולי המידע. לדוגמה, תקני SEMI E84 ו-E87, המסדירים את מערכות החזקת חומרים אוטומטיות ואת המעקב של תשתיות, נבדקים מחדש כדי ליישם את חיבורי VTM-מדידה המתקיימים במעבר תהליכים חכמים. במקביל, ZEISS Semiconductor Manufacturing Technology ו- KLA Corporation משתפות פעולה עם קבוצות תקן כדי להגדיר את הפרקטיקות הנכונות בשביל לתקשר מדידי-כלים ונתוני מדידות למידה-inline בתהליכים, חשובות לניהול מידות המחקר בתחום.
איכות ההפצה היא חשובה מאוד, כאשר מערכות המדידה מבוססות VTM רבות מטפחות דיסקיות מאוד נקיות בסביבות ואקום כדי למנוע זיהום חלקיקים. יצרניות כמו Brooks Automation ו- ULVAC מוסמכות את המודולים שלהן כדי לעמוד או לעלות על תקני SEMI F47 (עמידות בהתאם לסיכון) ו- SEMI S2 (הנחיות בטיחות), להבטיח ביצועים גם שמורידים את הסיכונים הכוללים של זיהום. האימוצים האלו הופכים לדרישות למציאות בתוך שוקי חצי מוליכים, שבהם יצרני דיסקיות נדרשים לנתוני הכשרה קפדניים לפני שמאמצים פלטפורמות מדידה חדשות.
בהסתכלות קדימה, צפוי כי הנוף הרגולטורי יתייצב יותר, בייחוד לגבי שלמות הנתונים והצורך בהגנה על Datā במדידות מבוססות VTM. עם הגדלת קישוריות וזרימת נתונים בין כלי מדידה ובין מערכות האוטומציה של המפעלים, התקנים לאבטחת מידע ובקרה על עקביות מדעים—כמו אלו תחת SEMI E30 (GEM) ו-SEMI E133 (ניהול איסוף נתונים)—צפויים לראות חיזוק מחויבות ובעיות בתחום. בנוסף, תקנות סביבתיות שמסדירות את פסולת מכשירי הוואקום וכך גם שימוש האנרגיה, בידי סוכנויות כמו הלשכה להגנת הסביבה בארה"ב (EPA), צפויות להשפיע על בחירת המיכון ונהלי התפעול במרחקים הקרובים שנות.
לסיכום, בשנת 2025 נצפה תקופה של דקדוק עסקי והסטנדרטיזציה בתהליך המדידה מבוסס VTM של חצי מוליכים, בשיתוף פעולה הדוק של שחקני התעשייה כדי להבטיח שמחויבויות טכנולוגיות משקפות את החיזוקים האיכותיים והעמידה בחוק.
מבט לעתיד: שיבושים פוטנציאליים והזדמנויות ארוכות טווח
בהסתכלות קדימה ל-2025 وما بعد, המסלול של מדידה מבוססת VTM (מדידה מדוגמאת) בחצי מוליכים מרמז על שיבושים משמעותיים והזדמנויות חדשות ארוכות טווח לתעשייה. עם שמירה על אדריכלות מכשירים בתהליך הליגוריה גבוהה ועם עירובי המבנים המתקדמים יותר טוב יותר—עבודות HN כמו 3 ננומטר—שיטות מדידה מגודלות לאור התנאים באות באוטומציה. טכנולוגית VTM, שמשלבת בינה מלאכותית, למידת מכונה, ודימות איכותי לפצות או ליחט נתונים פיזיים נדרשים, מתוארת כדי לסייע לענות על הצורות הזכות ולשנות קונפיגורציות שהתעוררו בתהליכים של מותג העיבוד, בעדה באיזון האופייני בתפרים ממש לקמפוס ייצור למפעלים כמותיים.
שחקנים בתעשייה מתקדמים לטכנולוגיות VTM. לדוגמה, Lam Research שזרים יכולות מדידה וירטואלית לתיק הציוד שלה, עם דגש על בקרת תהליך לחזות. באותו אופן, Applied Materials הדגישה את השימוש באנליטיקה מונעת AI ובחיישנים וירטואליים כדי לספק נתונים בזמן אמת, דבר המפחית את העומס על כלי המדידה וזמן המחזור. וכעת התמחות בחזית עוד לפני 2025, צפויה לאמץ העניינים בייצור בנפחים גבוהים.
שיבוש מרכזי שצפוי הוא המעבר ממדידת מדידה ותקנוןילעדד לייעוד דינמי מבוסס על נתונים, הכל עלייה מחודשת מבוססת VTM. מעבר זה יכול להפחית בצורה משמעותית את העלויות של מדידות המדידה—שעד עץ שותף הוצאות מרכזיות עבור מפעלי חצי מוליכים—בעוד שתכלו לשלוט אפילו ביותר על השיבושים. בתוצאה, מפעלי יכולות להשיג יותר עלויות ודרמטית מהר לקראת דורות המכשירים החדשים. כרנו, מערכת ניהול הפנאית האחרונה ואטית במדידות המחייבות הבאות מגעיות היותר לעיתים מתקדמות במבניותן.
ישנם אתגרים נוספים, במיוחדခ שני מודלים והשימוש האחראי אימחקרים עם מערכות הביצוע הקיימות. התאמות בין המערכות—כמו אירועים של SEMI ווקטות כמו imec—חשובים בכינת קנת זניחות ואחידות שיתופיות שישמרו על הפוטנציאל של VTM בתהליכים מגוונים לצורות טכנולוגיה.
בהשקפת אורך זמן, צפוי שה-VTM יחזיק את כל התקני בינה מלאכותית, דילויים רשת ונתונים זמנית. עם גידול בעמידה הכללית בפני ה וקטל והתקנים החדשות, VTM עשוי לקבע לחשוב כיצד למפעלי "אורות קי שותף", כאשר עשויות התהליכים על המדינה להתמקם אוטומטית. במקביל, הבשרתו של מערכת המדידה מבוססת VTM עשוי להוות את המבול המוביל את מיצוי הגעת המתקדמים ולמקרים חשובים באופי וכולל בביצועים ובאיכות של התהליכים עם תושבים לדמוקרטיות בתום התקופה הזו ובעלותן.
מקורות והפניות
- KLA Corporation
- Hitachi High-Tech Corporation
- ASML
- IEEE IRDS
- imec
- ULVAC, Inc.
- Kurt J. Lesker Company
- Brooks Automation
- Ferrotec
- ZEISS Semiconductor Manufacturing Technology
