Einblicke

Schnelles Wachstum: Produktion von Mikrochip-Herstellungsanlagen

Die Aufrüstung bestehender Halbleiterwerke und -anlagen ist ein schneller Erfolgsfaktor, um die unverhältnismäßige Lücke zwischen dem weltweiten Angebot und der Nachfrage nach Mikrochips zu schließen. Spezialisierte Teams für saubere Technologien sind der Schlüssel zum Erfolg.

Eine Kapazitätserweiterung eines Halbleiterwerks, das noch voll in Betrieb ist, gleicht aufgrund der sensiblen Reinraumumgebung einer Operation am offenen Herzen. Angesichts der hohen Investitionskosten von 5-10 Mrd. EUR und der langen Vorlaufzeit für Neubauten, ist die Erweiterung der Produktion in bestehenden Werken und die Aufrüstung der Anlagen der schnellste Weg, um die Lücke in der weltweiten Mikrochip-Knappheit zu schließen.   

Der Bedarf an intelligenten Produkten und damit auch an Mikrochips ist ungebrochen und nimmt aufgrund der raschen Kommerzialisierung der künstlichen Intelligenz stark zu. Die Halbleiterherstellung gehört zu den sich am schnellsten entwickelnden Branchen der Welt, mit schnelleren Verarbeitungszeiten und mehr Funktionen in neuen Produkten. 

Die Show am Laufen halten 

Deerns verfügt über das nötige Fachwissen, um Verunreinigungen aus diesen Anlagen fernzuhalten, in denen selbst mikroskopisch kleine Staubpartikel die Funktion winziger Chipkomponenten beeinträchtigen können. Es gibt spannende und einzigartige Herausforderungen, denen wir uns gemeinsam mit unseren Kunden stellen, um sicherzustellen, dass veraltete Anlagen in Bezug auf Kapazität, Qualität, Betriebssicherheit und Nachhaltigkeit zukunftssicher sind und die Produktion weiterläuft. Dies erfordert Konzentration, eine gründliche Herangehensweise, Engagement, ein starkes und erfahrenes Projektteam, das an Beratung und Koordination mit der Produktion und den Anlagen sowie den Abteilungen für Umwelt, Gesundheit und Sicherheit gewöhnt ist. 

Fallstudie: Beschleunigte Expansion  

Für einen Halbleiterhersteller, der das Spannungsverhältnis zwischen der ungebrochenen Nachfrage nach Mikrochips und den langen Vorlaufzeiten für die Produktionserweiterung lösen musste, war eine schnelle Steigerung der Produktionsleistung die naheliegende Wahl. Die Installation weiterer Mikrochip-Produktionsanlagen war der einfachere Teil der Lösung. Die Umsetzung in einem verkürzten Zeitrahmen in einer voll funktionsfähigen Anlage durchzuführen, die bereits voll ausgelastet war,  erforderte jedoch eine spezialisierte, intelligente und schnelle Planung und Gestaltung.  

Da es sich um das erste Projekt dieser Größenordnung mit einer so kurzen Vorlaufzeit handelte, wurde zunächst in einem Workshop mit Deerns, dem Kunden und den Hauptauftragnehmern eine Machbarkeitsstudie durchgeführt. Diese erwies sich nicht nur als entscheidend für die Beurteilung der Durchführbarkeit des Projekts, sondern auch für die Einhaltung des Zeitplans. Während des Projekts sahen wir uns mit verschiedenen Herausforderungen konfrontiert, wie z. B. den Auswirkungen von Covid-19, nicht lieferbaren Materialien und verspäteten Ausrüstungslieferungen. Wir arbeiteten in einem ständigen Wandel, der uns manchmal zur Verzweiflung brachte. Da wir alle entschlossen waren, dieses Projekt zu einem Erfolg zu machen, und weil wir es im Vorfeld im Team geplant hatten, konnten wir alle das Projekt mit einem Lächeln auf den Lippen beginnen und beenden. 

Hohe Reinheit (High Purity) unerlässlich für die Mikrochip-Produktion  

Mikrochips sind die komplexesten Bauteile, die es gibt, und erfordern einen hochempfindlichen Herstellungsprozess. Dieser umfasst Hunderte von Schritten und verwendet alle Arten von Spezialgasen und Chemikalien. Ultrareines Wasser und hochreine Chemikalien sind zwei der wichtigsten Betriebsstoffe. Zuverlässige Qualität, stabile Versorgung und Reinheit sind entscheidend für die Herstellung hochkomplexer Mikrochip-Komponenten.  

Ultrareines Wasser  

Eine Mikrochipfabrik verbraucht je nach Größe 120 m³ Wasser in weniger als 60 Minuten, verglichen mit der gleichen Menge, die ein durchschnittlicher Haushalt pro Jahr verbraucht. Das Gleichgewicht zwischen der hohen Qualität und dem Versorgungsbedarf im gesamten System ist ein Schlüsselakt, vom Reinigungsprozess bis hin zum Leitungsdesign. Ultrareines Wasser (UPW) wird vor und nach jedem Produktionsschritt aufbereitet, um Restprodukte und Verunreinigungen wie Salze, Mineralien, Metalle und Bakterien zu entfernen. Das Trinkwasser wird in einer UPW-Aufbereitungsanlage wiederaufbereitet und dann an die Verbraucher verteilt. 

Spezialisiertes Team für hochreine chemische Prozesse   

Die Herstellung von Mikrochips umfasst eine komplexe Reihe von fotolithografischen und physikalisch-chemischen Prozessen, bei denen schädliche Chemikalien zum Einsatz kommen, die reizend, ätzend, giftig und entflammbar sein können.  Kapazitätserweiterungen gehen oft mit mehr und neuen Chemikalien einher, was weitere Risiken mit sich bringt, die es zu reduzieren und vorzugsweise zu beseitigen gilt.  Deerns stellt sicher, dass die Anlagenerweiterung mit den strengen Vorschriften für alle Einrichtungen im Herstellungsprozess übereinstimmt.   

Chemikalienabgabesysteme transportieren Chemikalien von einem Ort zum anderen und bilden das Rückgrat der Nassverarbeitung in der Anlage. Im Prinzip gelten hier die gleichen Überlegungen wie bei der UPW: Das System muss die richtigen Chemikalien zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Qualität und in der richtigen Menge an die Maschine liefern.   

Die Planung von Produktionsanlagen für die Mikroelektronik erfordert Spezialistenteams, die mit den verschiedenen technischen Disziplinen vertraut sind. Wir bei Deerns verfügen über das Wissen und die Erfahrung, um die für diese Art komplexer Fragestellungen erforderlichen Informationen zu verstehen und mit unserem ganzheitlichen Ansatz zu Best-Fit-Konzepten zu gelangen. Unsere Berater und unsere Process Critical Systems (PCS) Gruppe sind auf die Märkte Elektronik und Life Sciences spezialisiert. Wir arbeiten auch mit Spezialfirmen zusammen, die Anlagen bauen, die rund um die Uhr Menge und hohe Reinheit gewährleisten.

Let’s talk

Vincent Jansen

Senior Project Manager

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