Deerns ayuda a sus clientes del sector de los semiconductores a crear entornos de fabricación resilientes y de alto rendimiento, diseñados para ofrecer precisión, flexibilidad, escalabilidad y fiabilidad a largo plazo.
La fabricación de semiconductores siempre ha sido un sector altamente exigente, y la irrupción de la inteligencia artificial (IA) está elevando aún más los requisitos técnicos. Aunque la mayoría de los chips fabricados hasta la fecha no son chips de IA, las aplicaciones basadas en IA están impulsando las inversiones más avanzadas del sector, transformando el diseño de las plantas de fabricación (fabs), la puesta en marcha de las salas blancas y las infraestructuras de soporte.
A medida que crece la demanda de computación avanzada, las salas blancas se vuelven más complejas, más sensibles y decisivas para el rendimiento productivo, la flexibilidad y el desempeño a largo plazo.
Las salas blancas se están convirtiendo en ecosistemas
Uno de los cambios más importantes es que las salas blancas ya no pueden tratarse como contenedores pasivos para equipos de proceso. Están evolucionando hacia ecosistemas en los que la arquitectura, los flujos de aire, las utilities de proceso, los sistemas de seguridad, la logística y la puesta en marcha deben funcionar de forma integrada y con un nivel de precisión mucho mayor.
Una mayor precisión está redefiniendo los requisitos de diseño
En la fabricación de semiconductores, el rendimiento productivo (yield) es el principal indicador de referencia. Un defecto detectado en fases avanzadas puede suponer una pérdida significativa de tiempo, materiales y valor. Por eso, el control ambiental es tan importante: la gestión precisa de partículas, vibraciones y temperatura contribuye tanto a la eficiencia de la producción como al rendimiento del negocio.
A medida que las geometrías de los chips se reducen, con componentes apilados en dispositivos 2.5D y 3D, y los procesos se vuelven más sensibles, el margen de tolerancia frente a las variaciones ambientales sigue estrechándose. Paralelamente, la fabricación avanzada está introduciendo nuevos materiales de sustrato y formatos alternativos, incluidas formas y tamaños no convencionales, lo que añade nuevas exigencias en términos de estabilidad térmica, control de vibraciones e integración de equipos. La estabilidad de la temperatura, el control de vibraciones y la prevención de la contaminación adquieren así una importancia aún mayor, ya que incluso las perturbaciones más mínimas pueden afectar a la consistencia de los procesos, la precisión de alineación (overlay accuracy) y, en última instancia, al rendimiento productivo.
Esto eleva el nivel de exigencia del diseño en 3 aspectos clave:
- mayor estabilidad térmica en entornos altamente controlados
- sistemas más avanzados de mitigación de vibraciones para equipos cada vez más sensibles
- controles de contaminación más estrictos a lo largo de toda la cadena de fabricación
La infraestructura flexible importa más que nunca
La creciente complejidad de la producción de chips vinculados a la IA también afecta a las infraestructuras que alimentan las salas blancas. Nuevos materiales, gases y líquidos de proceso están entrando en el entorno de fabricación, a menudo con requisitos distintos en términos de seguridad, manipulación y fiabilidad. Por ello, los sistemas de utilities ya no solo deben responder a las necesidades actuales del proceso, sino también ser lo suficientemente robustos para adaptarse al cambio.
La preparación para el futuro es uno de los mayores retos a los que se enfrentan los clientes. Aunque los materiales, gases y herramientas del mañana no siempre se conocen, las instalaciones deben diseñarse con la flexibilidad necesaria para incorporar cambios sin requerir grandes reconstrucciones. Hoy, la flexibilidad consiste en crear un marco de ingeniería capaz de absorber futuras modificaciones en equipos, utilities, logística y requisitos de proceso con la mínima interrupción posible.
Zonas más pequeñas, rendimiento más inteligente
Otro cambio importante es el abandono del modelo de una gran sala blanca que da servicio por igual a todas las funciones. Muchas instalaciones avanzadas están optando ahora por dividirse en zonas más pequeñas y controladas, de modo que las condiciones ambientales puedan ajustarse con mayor precisión a las necesidades específicas de cada proceso o conjunto de equipos.
Esto aporta 3 ventajas principales:
- un mayor control en las áreas donde se desarrollan los procesos más sensibles
- menos sobredimensionamiento en las zonas con menores exigencias
- mayor valor a largo plazo gracias a una adaptación más específica y eficiente
Este tipo de compartimentación también transforma la estrategia de flujo de aire. El flujo descendente (downflow), la extracción y la recirculación deben abordarse de una manera mucho más precisa y detallada. Cuando se implementa correctamente, esto mejora el control ambiental y también puede reducir el consumo energético innecesario y los costes operativos.
La IA está cambiando el modelo de fabricación
La IA no solo está cambiando la forma en que se fabrican los chips, sino también cómo se organiza la cadena de valor de los semiconductores. Tradicionalmente, la fabricación front-end de obleas y los procesos back-end de ensamblaje, encapsulado y test se llevaban a cabo en instalaciones separadas e incluso en regiones distintas. Sin embargo, en el caso de los chips para IA avanzados, los fabricantes están integrando cada vez más estos procesos dentro de un mismo entorno de alto rendimiento.
" A medida que las funcionalidades convergen en dispositivos cada vez más complejos, los procesos front-end y back-end se están integrando en los mismos entornos de fabricación, difuminando la separación tradicional entre ambos.
Integrar estas etapas en una misma instalación mejora el control de calidad, reduce los riesgos asociados al transporte y la exposición a la contaminación, acorta los plazos de producción y favorece ciclos de innovación más rápidos. También puede aportar beneficios significativos en términos de costes y sostenibilidad, al reducir la logística, el consumo energético y la duplicación de recursos en múltiples emplazamientos.
Además, la creciente integración de componentes ópticos y fotónicos en los dispositivos de IA está aumentando la importancia de la fotónica en todo el ecosistema de los semiconductores. Aunque Europa no alcance la escala de fabricación de semiconductores de Asia o Estados Unidos, sí desempeña un papel importante y destacado en la investigación avanzada en fotónica.
" Las instalaciones avanzadas de I+D, los entornos piloto y las salas blancas de fotónica requieren una alineación entre rendimiento, flexibilidad y conocimiento especializado que ya define la próxima generación de proyectos de semiconductores.
Diseñar la próxima generación de fabs
La IA está acelerando la innovación en semiconductores, pero también está poniendo de manifiesto los límites de la visión convencional de las salas blancas. Los entornos de fabricación avanzada requieren ahora un control más estricto, mayor flexibilidad y una relación mucho más estrecha entre los requisitos de proceso y el rendimiento del edificio.
Para Deerns, es ahí donde se crea valor especializado: ayudando a los clientes a convertir un cambio tecnológico rápido y constante en instalaciones que funcionen de forma fiable y rentable, se adapten de manera inteligente y respalden el rendimiento productivo, la resiliencia y el retorno de la inversión a largo plazo.
Related thoughts
