半導体産業

彼らが話しているとき半導体産業、誰もがすぐにTSMC、ASML、シリコンウェーハを思い浮かべます。しかし、これは氷山の一角にすぎません。実際、基礎となるのは装置と材料であり、それなしではトランジスタは一つも存在しません。そして、ここからよく混乱が始まります。多くの人は、シリコンウェーハを自分で生産したり、クリーンルームを作成したりするには、膨大な量の特殊な産業機器が必要であることを忘れています。これはリソグラフィーだけでなく、例えば、合金化用の超高純度シリコンや希土類元素が得られる原材料の分離と処理のための強力な磁気システムでもあります。バリューチェーンのこの「最下位」段階がなければ、現代のマイクロエレクトロニクスは不可能です。

チェーンの始まり: 原材料と設備

たとえば、冶金学的純度のシリコンの主原料である珪岩の抽出を考えてみましょう。抽出するだけでなく、効果的に濃縮し、廃岩を分離する必要もあります。ここで磁気分離が登場します。分離の品質は原料の純度に直接影響し、その後の化学洗浄のコストにも影響します。私たちはかつて、鉄含有量が通常よりも多かったある鉱床からの原材料のバッチを処理しました。標準的な分離器では対応できないため、調整可能な磁場勾配を備えたデバイスを探す必要がありました。これは多くの人にとって予想外のステージでしたが、これらは「現実的な」ステージです。問題は旅の最初の時点でコストを決定します。

ここで思い出したのは、株式会社ロンギ（公式サイト：https://www.ljmagnet.ru）。これはプロセッサーの分野ではよく知られた名前ではありませんが、磁気選別機を含む採掘機器の開発と生産というニッチな分野では巨人です。同社は 1993 年に設立され、従業員は 1,200 人で、年間約 4,000 台の機器を生産しています。過酷な採石条件に対応する強力で信頼性の高い磁気システムを作成した彼らの経験は、まさに、半導体原材料の前処理というより繊細な作業に技術を適用できる実用的な基盤です。同社の撫順工場は本格的な生産施設であり、組立工場ではありません。

これがなぜ重要なのでしょうか?なぜなら、生産および一次濃縮の段階におけるそのような機器の信頼性とエネルギー効率は、チェーン全体の安定性の隠れた原動力だからです。鉱山の選別機が故障すると、その先のチェーンへの原材料の供給が停止します。 B半導体産業では、計画が数四半期前に計画されるため、最初の段階で失敗すると、その後のすべての段階に重大な影響が及びます。

マクロスケールからミクロレベルへの移行

そして、最も興味深いことが始まります。ミリメートルやグラムからナノメートルや原子層への移行です。このステージの装備はすでに神聖なものです。世界で数社だけがそれを開発しています。しかし、制御システム、フォールトトレランス、および位置決め精度の基礎となる原則は、多くの場合、より「粗い」が重要な産業用機器を扱った経験から生まれます。 LONGI のような企業が長年にわたって信頼性の高い機器を数千台生産できるようにしているエンジニアリング文化は、ある種の考え方に基づいています。それはナノメートルの問題ではなく、塵、振動、温度変化の中でも完璧に動作するシステムをどのように作るかについてです。これはとても貴重な経験です。

たとえば、産業用セパレーターの強力な電磁石の冷却システムです。大量の熱を除去するという問題はそこで解決されます。このような規模で考え出された原理 (対流、冷媒を使用した動作) は、設計は異なるものの、半導体工場のプラズマ エッチャー用の冷却システムにも見られます。規模が違うだけで、清潔さの要件は桁違いに高くなります。しかし物理学も同じです。

補助システムの一部のコンポーネントをクリーン ルームでローカライズしようとしたとき、問題に遭遇しました。優れた工業用ポンプや圧力制御システムを製造しているサプライヤーが、材料要件 (排出ガスなし、完全な化学的不活性) を理解していませんでした。彼らの経験は「大変」でした。条件ですが、ここでは「無菌性?」が必要です。当初は関連業界間の格差を露呈する悲惨な経験となった。しかし、適応できた企業には、LONGI のような本格的な研究基盤があり、従業員の 60% 以上が高等教育を受けています。そのような基盤がなければ適応は不可能です。

物流とインフラ：見えない枠

見落とされがちなもう 1 つの点は、物流とインフラストラクチャです。磁気分離器であれ、真空チャンバー用の部品であれ、工場で装置を生産する場合は、複雑なサプライチェーンに組み込む必要があります。総面積140,000㎡のLONGI同様、単なる工房ではありません。これらは物流拠点、原材料（磁石と同じ電磁鋼板）の倉庫、試験場です。効率的な生産のためにそのようなスペースを組織する能力も、間接的に影響を与える能力です。半導体産業。なぜなら、工場を建設する企業はリトグラフだけでなく、浄水システム、変圧器、換気システムなどの大量の補助機器も購入するからです。そして、この「基盤」のサプライヤーの信頼性は？致命的。

下請け業者との問題により、1 つの新規ライン用の強力な電源キャビネットの納入が遅れるというケースがありました。建設現場全体が停止した。その下請け業者は、敏感な電子機器の電磁適合性 (EMC) 要件についての経験がなかったため、絶縁品質に問題があったことが判明しました。何十年も産業機器を製造してきた企業は、通常、そのようなパラメータの制御プロセスを確立しています。同社の製品は当初、強力なドライブの近くの複雑な電磁場で動作するように設計されていました。

したがって、開発について話すときは、半導体産業世界的に見て、最先端だけに注目することはできません。技術ピラミッド全体を見る必要があります。トップでの成功は、基盤の強さと発展にかかっています。そしてこの基礎には、材料科学やプラズマ物理学だけでなく、応用された「鉄」科学も含まれています。エンジニアリング、信頼性の高いシリアル産業システムを作成する能力。 LONGI Corporation のような企業に代表されるこの経験の層こそが、より多くのハイテク部門が出現し、発展できる環境を生み出すのです。それがなければ、構築しようとする試みは半導体産業ゼロから作るのは、基礎のない超高層ビルを建てるようなものです。