☝️ La industria de los SEMICONDUCTORES | Fabricación - FOUNDRY y FABLITE | PT3
Summary
TLDREl video describe el proceso de fabricación de microchips, comenzando con la purificación del silicio para obtener obleas que se procesan en ambientes extremadamente limpios. Se explica cómo las obleas son tratadas capa por capa, utilizando técnicas como fotolitografía y grabado con plasma, para crear los circuitos. También se menciona cómo se clasifican los chips según su rendimiento, y las principales empresas que fabrican microchips a nivel mundial, como TSMC y SMIC. Finalmente, se destaca el papel clave de Asia en la capacidad de manufactura de microchips.
Takeaways
- 🔬 La arena de silicio se purifica para obtener silicio metalúrgico o de grado electrónico, con una pureza del 99.99% o más, conocido como silicio 9N o 10N.
- 🧱 El silicio purificado se derrite y se forma en lingotes que pueden pesar hasta 200 kilos. Estos se cortan en discos llamados obleas, que son pulidos para obtener una superficie lisa.
- 🏭 Las instalaciones donde se fabrican microchips son extremadamente limpias, con niveles de limpieza mil veces superiores a los de un quirófano.
- 💡 Se aplica una capa fotorresistente a las obleas, que luego se expone a luz ultravioleta para crear patrones de circuitos en un proceso conocido como fotolitografía.
- ⚙️ El proceso de fabricación de chips implica la construcción capa por capa, utilizando tratamientos químicos y plasma para definir los circuitos.
- 🔗 Se añaden aleaciones metálicas para las interconexiones en la oblea, utilizando máquinas especializadas como sputters, seguidas de un pulido preciso.
- 📏 Las obleas se cortan en pastillas, que se prueban y clasifican. Las pastillas que cumplen con los estándares avanzan al siguiente proceso, mientras que las defectuosas se desechan.
- 💻 Los chips se agrupan según su rendimiento: los mejores para procesadores de alta gama (como Intel i9) y los de menor rendimiento para gamas inferiores (como Intel i7).
- 🌍 Las fundiciones puras, que no diseñan pero fabrican chips, dominan el mercado, con TSMC y SMIC entre las más grandes del mundo.
- 🇯🇵 Japón también tiene una presencia significativa en la fabricación de microchips a través de empresas fabless y fabricantes de dispositivos integrados, que se enfocan en la optimización de costos y tecnologías específicas.
Q & A
¿Qué es el silicio 9M mencionado en el proceso de fabricación de microchips?
-El silicio 9M es un tipo de silicio ultra puro con una pureza de 99.9999999%, lo que significa que tiene varios nueves después del punto decimal, por lo cual recibe esta denominación.
¿Qué importancia tienen las instalaciones ultra limpias en la fabricación de microchips?
-Las instalaciones ultra limpias son esenciales para evitar que las partículas de polvo interfieran con el proceso de fabricación de microchips, ya que estas partículas pueden afectar la precisión y la calidad de los chips.
¿Qué máquina se utiliza para crear los patrones de circuitos en las obleas de silicio?
-Para crear los patrones de circuitos en las obleas de silicio se utiliza una máquina llamada 'stepper', que expone una capa fotoresistente a la luz ultravioleta con máscaras específicas.
¿Cómo se construye el diseño de los chips en las obleas?
-El diseño de los chips se construye capa por capa, aplicando una capa fotoresistente, revelando el patrón con luz ultravioleta y luego eliminando la capa fotoresistente mediante ataques químicos o plasma. Este proceso se repite múltiples veces.
¿Qué se hace con las obleas después de fabricar los chips?
-Después de fabricar los chips, las obleas se cortan en pastillas, y aquellas que pasan las pruebas de calidad se utilizan para crear procesadores completos. Las pastillas que fallan se desechan.
¿Qué determina si un procesador será clasificado como i3, i5, i7 o i9?
-La clasificación de los procesadores (i3, i5, i7, i9) se basa en el rendimiento y las características que presentan durante las pruebas de calidad. Los mejores chips se clasifican como i9, mientras que los de menor rendimiento como i7 o i5.
¿Qué empresas son las principales fundiciones de chips según los ingresos de 2020?
-Las principales fundiciones de chips según los ingresos de 2020 son TSMC con 47,693 millones de dólares, UMC con 6,297 millones, y GlobalFoundries con 4,851 millones.
¿Qué ventajas ofrece el modelo de negocio fabless para la fabricación de microchips?
-El modelo de negocio fabless ofrece ventajas como la reducción de costos al no invertir en la construcción de fábricas avanzadas, lo que permite optimizar la producción en tecnologías más específicas y menos avanzadas.
¿Qué empresas utilizan el modelo de negocio fabless?
-Algunas empresas que utilizan el modelo de negocio fabless incluyen Sony, Panasonic, Fujitsu y Renesas Electronics, todas ellas fabricantes de productos electrónicos de consumo y tecnologías de información.
¿Qué papel desempeñan las fundiciones puras en la industria de los microchips?
-Las fundiciones puras son fábricas especializadas en la fabricación de microchips para terceros, sin diseñar ni fabricar sus propios chips. Producen para clientes como Apple, Qualcomm, Nvidia, y otras grandes compañías tecnológicas.
Outlines
🔬 Proceso de Fabricación de Chips de Silicio
El proceso de fabricación del silicio para chips pasa por varios etapas de purificación para obtener el silicio metalúrgico, también conocido como silicio de grado electrónico. Este silicio ultra puro, con una composición del 99.99% y más, se denomina silicio 9N. Se derrite para formar lingotes que pueden pesar hasta 200 kilos. Estos lingotes son cortados y pulidos para obtener las obleas, también conocidas como wafers. En instalaciones ultra limpias, para evitar la contaminación por partículas de polvo, se utilizan máquinas para manipular las obleas. Se aplica una capa de fotoresistente, que se expone a la luz ultravioleta a través de máscaras en una máquina llamada stepper. Este proceso es para miniaturizar y crear los patrones de circuito. Posteriormente, se limpia la capa y se revela el patrón. El material revelado se ataca con productos químicos o plasma para eliminar la capa fotoresistente. Se agregan aleaciones de metales para integrar contactos e interconexiones en la oblea, utilizando máquinas llamadas sputtering. Finalmente, se pulen los excesos de material con procesos químicos y mecánicos para obtener el acabado suave. Se realizan pruebas en fracciones de la oblea y se cortan en pastillas, que son los chips finales. Solo los chips con respuesta correcta pasan al siguiente proceso, mientras que el resto se descarta. Se empaqueta la pastilla junto con el sustrato y el disipador de calor para formar el procesador completo, que luego se somete a pruebas de clase para evaluar la disipación de calor y la frecuencia máxima.
🏭 Fundiciones y Fab Lights en la Fabricación de Chips
Las fundiciones son empresas que realizan el proceso de fabricación de chips sin diseñar ni fabricar sus propios chips. Las principales fundiciones, según los ingresos de 2020, incluyen a TSMC, la líder con ingresos de 47 mil 693 millones de dólares, seguida por UMC y GlobalFoundries. Estas fundiciones atienden a clientes de todo el mundo y fabrican chips para múltiples aplicaciones. Además, existen las compañías denominadas 'fab lights', que se enfocan en la fabricación de microchips a成本低, atendiendo a nodos específicos para industrias específicas. Estas compañías no buscan atender a nodos de tecnología avanzada sino optimizar costos, ya sea construyendo fábricas o adquiriendo fábricas antiguas y actualizándolas. Este modelo de negocio ha demostrado ser rentable en la última década. Algunas de las compañías que operan bajo este modelo, según sus ingresos en yenes de 2020, son Sony, Panasonic, Fujitsu y Renesas Electronics.
Mindmap
Keywords
💡Silicio de grado electrónico
💡Lingotes de silicio
💡Obleas de silicio
💡Fotomáscara
💡Proceso de fotolitografía
💡Capa fotoresistente
💡Scooters
💡Pastillas
💡Fundiciones puras
💡Fabless
Highlights
La fabricación de la arena de silicio pasa por diferentes procesos de purificación para obtener el silicio metalúrgico o silicio de grado electrónico.
El silicio ultra puro, con una composición de 99.99% de pureza, es conocido como silicio 9M debido a la cantidad de nueves en su pureza.
El silicio purificado se derrite para obtener lingotes que pueden llegar a pesar hasta 200 kilos.
Estos lingotes se cortan en discos y se pulen para obtener obleas, esenciales en la fabricación de microchips.
Las instalaciones de los fabricantes de microchips son mil veces más limpias que las de un quirófano.
Se utilizan máquinas para mover las obleas durante todo el proceso de fabricación para evitar que el movimiento de las personas levante partículas de polvo.
Se aplica una capa fotoresistente a las obleas, que luego se expone a la luz ultravioleta para crear patrones de circuitos.
Este proceso de miniaturización de patrones se realiza capa por capa, utilizando tratamientos diferentes para cada una.
Se agregan aleaciones de metales para integrar contactos e interconexiones en la oblea.
Las obleas se cortan en pequeños pedazos llamados pastillas, que contienen varios chips.
Las pastillas que pasan las pruebas de calidad avanzan al siguiente proceso, mientras que las defectuosas se desechan.
Los procesadores se empaquetan con un sustrato, que actúa como interfase eléctrica y mecánica, y un disipador de calor.
Los procesadores con mejor rendimiento se agrupan como i9, mientras que los de menor rendimiento se clasifican como i7 y otros.
Las fundiciones puras son fábricas que no diseñan ni fabrican sus propios chips, solo producen para terceros.
Taiwán y China lideran la capacidad de manufactura de chips a nivel mundial, y se espera que esto se mantenga hasta 2030.
Transcripts
fabricación la arena de silicio pasa por
diferentes procesos de purificación para
obtener el silicio metalúrgico o también
llamado silicio de grado electrónico
este silicio ultra puro y una
composición de
99.99 y varios nueves y se le denomina
silicio 9m esto debido a la cantidad de
nueves que aparecen o incluso de grado
10 n
el silicio purificado se derrite y se
obtiene un lingote de silicio que puede
llegar a pesar hasta los 200 kilos
estos lingotes después de pasar varias
pruebas se cortan en discos y se pulen
con pulidoras o con procesos químicos
para que queden los suficientemente
lisas y es así como se obtienen las
famosas obleas hoy también llamados o
affairs
[Música]
para evitar que el movimiento de las
personas levante las partículas de polvo
en las ya ultra limpias instalaciones de
los fabricantes de microchips los cuales
pueden llegar a ser mil veces más
limpias que las de un quirófano se usan
unas máquinas llamadas
estos se encargan de mover las obleas
durante todo el proceso
se aplica una capa foto resistente esta
se expone a la luz ultravioleta con foto
máscaras en una máquina llamada este
perro
la finalidad aquí es miniaturizar y
crear los patrones de circuito
[Música]
finalmente se lava esta capa y se revela
el patrón
[Música]
este material revelado se ataca con
productos químicos o plasma aquí se
elimina la capa foto resistente como si
se realizara un edificio se trabaja capa
por capa y este proceso se puede repetir
muchas veces cada capa puede recibir un
tratamiento diferente por ejemplo una
capa foto resistente se le puede
implementar guiones y luego volver a
eliminar la capa foto resistente y así
poco a poco se va construyendo el diseño
de chivas se agregan aleaciones de
metales para que los contactos e
interconexiones se integren a la oblea
esto se hace en unas máquinas llamadas
scooters
y finalmente para obtener el acabado
suave se pulen los excesos de material
con procesos químicos mecánicos los
cuales tienen una precisión micrométrico
se hacen pruebas de una fracción de la
oblea y se corta la oblea en pedazos
llamados pastillas dependiendo del
tamaño de la oblea y del tipo de chip se
pueden obtener varias docenas o hasta
miles de chips las pastillas que
presentan una respuesta correcta pasan
al siguiente proceso y el resto se
desecha
se empaqueta la pastilla el sustrato que
es una interfase eléctrica mecánica y el
disipador de calor para así formar el
procesador completo luego se realizan
las pruebas de clase aquí se evalúan la
disipación de calor y frecuencia máxima
los procesadores con las mismas
características se agrupan y se realizan
las pruebas finales para finalmente
tener el empaquetado al por menor
y si te lo estás pensando si todos los
chips salen de las mismas obleas por
ejemplo los procesadores intel y 3 y 5 7
y 9 puedes salir de la misma oblea y es
en el proceso de clasificación donde se
agrupan los mejores chips para por
ejemplo ser parte de los y 9 o los de
menor rendimiento serán parte de los 7 y
así sucesivamente
las empresas que realizan el proceso de
fabricación se les denomina fundiciones
puras fábricas que no diseñan y que no
fabrican sus propios chips
entre las principales condiciones puras
según los ingresos del 2020 tenemos de
smc 47 mil 693 millones de dólares es la
empresa de fundición más grande del
mundo fabrica chips para más de 500
clientes en todo el mundo siendo los
principales a paul m de qualcomm
mediatek envidia broadcom y marvel
ms seis mil 297 millones de dólares es
la segunda empresa de fabricación de
chips más grande de taiwán
sólo después de tsm se fabrican
microprocesadores desde los 90 a los 14
nanómetros y la mayoría de sus ingresos
son por el segmento de las
comunicaciones aquí debemos recordar que
asia tiene la mayor capacidad de
manufactura hoy en día taiwán y china
son los países que lideran la capacidad
de fabricación y se espera que esto no
cambie para el año 2030
globo foundry cuatro mil 851 millones de
dólares es el mayor proveedor de obleas
de silicio que no depende de china y
taiwán entre sus principales clientes
tenemos a qualcomm mediatek n xp a m de
skype for solution etcétera su primer
día de cotización fue el 29 de octubre
del año 2021
sm hice tres mil 907 millones de dólares
es la empresa pública y la más grande de
china que fabrica microprocesadores la
mayoría de sus ingresos corresponde a
fabricantes de smartphones de china y
hong kong otro modelo de negocio que
también fabrica microchips son las
compañías denominadas las fab lights las
compañías de fabricación ligera no
buscan atender nodos de tecnología
avanzada sino que atienden nodos de bajo
costo específicos para industrias
específicas las ffaa plate se centran en
la optimización de costos ya sea
mediante construcción de sus fábricas o
adquiriendo fábricas antiguas esto les
permite ir actualizándose cuando el
mercado se mueve a un modo más avanzado
este modelo de negocio cosa de varias
ventajas y se ha sabido mantener basta
bien en la última década algunas de las
compañías que usan este modelo de
negocio ya sea para la fabricación
parcial o total de sus microchips según
sus ingresos en yenes del 2020 tenemos
sonic 8000 259 millones de yenes
empresas japonesas fabricante importante
de productos de electrónica de consumo
panasonic siete mil 490 millones de
yenes empresa japonesa fabricante
importante de electrónica de consumo y
electrodomésticos fujitsu tres mil 589
millones de yenes japonesa que ofrece
productos y servicios de tecnología de
información y comunicación renesas
electronics 715 millones de yenes
japonesa que ofrece una gran variedad de
productos diversificados para varias
aplicaciones distintas y otro modelo de
negocio es el de las compañías
fabricantes de dispositivos integrados
[Música]
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