نگاهی کم‌سابقه به درون کارخانه تراشه‌سازی TSMC در آریزونا

شرکت TSMC با انتشار ویدیویی جدید، یکی از نادرترین نماهای ممکن از درون کارخانه پیشرفته تراشه‌سازی خود در ایالت آریزونا را به نمایش گذاشت.

به گزارش تک‌ناک، این ویدیوی پرجزئیات که به‌ صورت پروازی از تأسیسات Fab 21 ضبط شده است، نمایی نزدیک از فرایند تولید تراشه‌های مدرن، ابزارهای فوق‌پیشرفته و زیرساخت عظیم این مجموعه را ارائه می‌دهد؛ از جمله مسیر معروفی که شرکت آن را «بزرگراه نقره‌ای» می‌نامد.

ویدیوی منتشرشده از فاز نخست کارخانه Fab 21 در نزدیکی شهر فینیکس، خطوط تولید تراشه‌هایی را نشان می‌دهد که با فناوری‌های پیشرفته N4 و N5 (در محدوده ۴ و ۵ نانومتر) ساخته می‌شوند. نور زرد محیط، نشانه‌ای از اتاق پاک پیشرفته‌ای است که برای جلوگیری از تأثیر نورهای کوتاه‌طول‌موج بر حساسیت فتورزیست‌ها طراحی شده است.

در نخستین بخش ویدیو، بیننده با سامانه خودکار جابه‌جایی مواد یا همان Silver Highway روبه‌رو می‌شود؛ شبکه‌ای از ریل‌های سقفی که محفظه‌های مخصوص حمل ویفر یا FOUP را بین بخش‌های مختلف کارخانه تراشه‌سازی TSMC منتقل می‌کنند. صدها FOUP در حرکت نشان داده می‌شوند تا نظم و دقت حیرت‌انگیز این سیستم را به نمایش بگذارند؛ سامانه‌ای که برای حفظ سرعت و دقت تولید در کارخانه‌ای با ظرفیت انبوه حیاتی است.

در ادامه، تمرکز ویدیو بر ابزارهای لیتوگرافی فوق‌فرابنفش شرکت ASML قرار دارد؛ دستگاه‌هایی با نام Twinscan NXE که به‌ صورت نمادین در سبکی سینمایی شبیه فیلم “Oppenheimer” فرایند چاپ الگوهای میکروسکوپی بر سطح ویفرها را به تصویر می‌کشند. این فناوری از پرتوهایی با طول موج ۱۳.۵ نانومتر استفاده می‌کند، که از پلاسماهای حاصل از قطرات قلع ایجاد می‌شوند. درخشش‌های بنفش‌رنگ داخل محفظه همان پلاسماهای نوری‌ هستند که با برخورد به سطح ویفر، مدارهای با دقتی در حد ۱۳ نانومتر در مقیاس نیم‌گام ایجاد می‌کنند.

با وجود این، ویدیو به چالش‌های فناوری EUV نیز اشاره دارد؛ از جمله نیاز به دقت هم‌ترازی در حد چند نانومتر (در مدل NXE:3600D این مقدار به ۱.۱ نانومتر می‌رسد)، اثرات تصادفی در الگوها و الزام استفاده از آینه‌های مخصوص به جای لنزهای معمولی، چرا که نور EUV توسط مواد نوری سنتی جذب می‌شود. هرچند برخی اجزای کلیدی مانند سکوی نگهدارنده ویفر یا Pellicle در ویدیو نشان داده نمی‌شوند، اما گزارش‌ها تأیید می‌کنند که TSMC این قطعات را به‌ صورت اختصاصی برای افزایش کارایی طراحی کرده است.

در حال حاضر، فاز نخست Fab 21 در حال تولید تراشه برای شرکت‌های بزرگی مانند: Apple، AMD و Nvidia است. هم‌زمان، TSMC فاز دوم این کارخانه تراشه‌سازی را نیز می‌سازد، که قرار است توانایی تولید تراشه‌های نسل بعدی مبتنی بر فناوری‌های N3 و N2 را داشته باشد؛ برنامه‌ای که در ابتدا برای فاز سوم پیش‌بینی شده بود، اما با توجه به رشد شدید تقاضای مرتبط با هوش مصنوعی، زودتر از موعد در حال اجرا است.

«سی.سی. وی»، مدیرعامل شرکت TSMC در نشست اخیر با سرمایه‌گذاران اعلام کرد: «ما آماده‌ایم تا روند ارتقای فناوری‌های خود را سریع‌تر از گذشته پیش ببریم و تولید تراشه‌های N2 و پیشرفته‌تر را در آریزونا آغاز کنیم، چرا که تقاضا از سوی مشتریان حوزه هوش مصنوعی به‌طرز چشمگیری در حال افزایش است. همچنین در آستانه خرید زمین جدیدی در مجاورت سایت فعلی هستیم تا ظرفیت توسعه را افزایش دهیم و بتوانیم به نیاز بازار در سال‌های آینده پاسخ دهیم. هدف ما ایجاد یک خوشه Gigafab مستقل در آریزونا است تا پاسخگوی مشتریان پیشرو در زمینه گوشی‌های هوشمند، هوش مصنوعی و محاسبات با کارایی بالا (HPC) باشیم.»

بر اساس تعریف TSMC، هر کارخانه‌ای که ظرفیت تولید بیش از ۱۰۰ هزار ویفر در ماه را داشته باشد، “Gigafab” نامیده می‌شود. به این ترتیب، Fab 21 نه‌تنها یکی از پیشرفته‌ترین کارخانه‌های تراشه‌سازی است، بلکه یکی از عظیم‌ترین مراکز تولید تراشه در خاک ایالات متحده به حساب می‌آید.

نوشته نگاهی کم‌سابقه به درون کارخانه تراشه‌سازی TSMC در آریزونا اولین بار در Technoc. پدیدار شد.