Saat ini, industri kecerdasan buatan global sedang memasuki fase kritis penerapan skala besar dan pengembangan terkoordinasi di seluruh rantai nilai. Mulai dari pengembangan berulang model besar AI generatif hingga transformasi industri yang cerdas di semua sektor, AI telah menjadi bentuk kekuatan produktif baru yang mendorong integrasi mendalam antara ekonomi digital dan ekonomi riil. Dalam revolusi teknologi ini, chip AI berfungsi sebagai pembawa inti daya komputasi, dan kelengkapan serta kecanggihan rantai pasokannya secara signifikan menentukan batas atas perkembangan industri. Sebagai tulang punggung fundamental manufaktur semikonduktor, material baru berperforma tinggi memainkan peran yang sangat diperlukan dalam proses produksi chip yang presisi.
I. Apa itu Chip AI?
Chip AI adalah unit komputasi yang dirancang untuk memproses operasi AI. Tidak seperti CPU serba guna tradisional, keunggulan utamanya terletak pada kemampuan komputasi paralel yang kuat, operasi matriks yang efisien, dan konsumsi daya yang rendah. Mereka mampu melakukan tugas-tugas penting AI secara efisien seperti pembelajaran mesin, pembelajaran mendalam, inferensi data, dan pengenalan gambar. Sebagai platform perangkat keras utama yang memberikan kekuatan komputasi dan mengaktifkan fungsionalitas AI, chip AI merupakan faktor kunci dalam persaingan dalam industri AI.
II. Struktur Rantai Industri AI
Rantai industri AI adalah ekosistem komprehensif yang mencakup penelitian dan pengembangan teknologi, manufaktur, dan skenario aplikasi. Hal ini secara luas dibagi menjadi tiga segmen utama: lapisan dasar hulu, lapisan manufaktur tengah, dan lapisan aplikasi hilir.
(1) Hulu: Dukungan Dasar
Lapisan dasar hulu berfungsi sebagai landasan industri AI, menyediakan penelitian dan pengembangan teknologi serta bahan baku utama. Secara kasar dapat dibagi menjadi dua segmen: pertama, infrastruktur perangkat keras, yang mencakup mesin litografi, wafer silikon, dan server komputasi berkinerja tinggi; Kedua, layanan data—seperti pengumpulan dan pemfilteran data—yang berfungsi sebagai “bahan bakar” untuk model skala besar berikutnya.
(2) Midstream: Teknologi dan Manufaktur
Lapisan manufaktur midstream merupakan pusat produksi rantai industri AI dan berfungsi sebagai penghubung penting antara sektor hulu dan hilir. Ini dapat dibagi menjadi dua segmen utama: algoritma dan model, serta desain dan manufaktur chip.
1. Algoritma dan Model
Bidang ini mencakup berbagai topik, termasuk algoritma visual, algoritma pemrosesan ucapan, dan metode pembelajaran mesin. Tujuannya adalah untuk memberi AI kerangka metodologis untuk memproses data. Model, di sisi lain, adalah hasil spesifik yang diperoleh ketika algoritme belajar dari kumpulan data tertentu. Tren utama saat ini adalah fokus pada model berskala besar, memberikan mereka kemampuan untuk merencanakan, mengingat, dan menggunakan alat sehingga mereka dapat menyelesaikan tugas-tugas kompleks secara mandiri.
2. Desain dan Pembuatan Chip
Desain bertujuan untuk memastikan bahwa chip secara efektif mengintegrasikan tiga bidang utama yaitu definisi arsitektur, implementasi perangkat keras, dan koordinasi perangkat lunak, sekaligus mencapai keseimbangan optimal antara kinerja, konsumsi daya, dan biaya.
Manufaktur dapat dibagi lagi menjadi dua tahap: fabrikasi wafer dan pengemasan serta pengujian:
(1) Pembuatan Wafer: Ini adalah proses mengubah wafer silikon dengan kemurnian tinggi menjadi wafer kosong dengan struktur sirkuit lengkap melalui lusinan proses presisi skala nano, termasuk fotolitografi, etsa, pengendapan film tipis, implantasi ion, pembersihan, dan pemolesan. Chip AI menuntut standar manufaktur yang sangat tinggi. Produk-produk kelas atas arus utama menggunakan proses lanjutan 7 nm ke bawah, sementara produk generasi berikutnya secara bertahap maju ke arah 3 nm dan 2 nm. Hal ini memberikan persyaratan yang ketat pada lingkungan produksi, presisi proses, dan kompatibilitas bahan: fasilitas produksi harus memenuhi standar ruang bersih Kelas 10 hingga Kelas 100 untuk mencegah kontaminasi wafer oleh debu dan kotoran mikroskopis; toleransi proses harus dikontrol pada tingkat atom untuk mencegah cacat sirkuit; secara bersamaan, proses produksi melibatkan kondisi suhu tinggi, tekanan tinggi, dan sangat korosif, sehingga menuntut ketahanan cuaca dan kebersihan pembawa tambahan, bahan pelindung, dan fasilitas produksi yang sangat tinggi.
(2) Pengemasan dan Pengujian: Proses pengemasan terutama melibatkan pemotongan, penipisan, pengikatan, pencetakan, dan penyolderan timbal pada wafer untuk menyediakan selubung pelindung pada chip telanjang, yang memenuhi tiga fungsi utama: perlindungan fisik, konektivitas sirkuit, dan pembuangan panas yang efisien. Fase pengujian mencakup seluruh proses—mulai dari fabrikasi pasca-wafer hingga pengemasan hingga pasca-pengemasan—dan mencakup pengujian probe wafer, pengujian kinerja chip, pengujian keandalan, dan pengujian konsumsi daya. Peralatan profesional digunakan untuk menyaring produk yang tidak sesuai, memastikan bahwa chip yang memenuhi standar kualitas dikirimkan. Proses pengujian chip AI lebih kompleks dan menuntut presisi lebih tinggi; ketahanan aus, sifat insulasi, dan keakuratan perlengkapan pengujian dan komponen pembawa berdampak langsung pada efisiensi pengujian dan keakuratan hasil.
3.Hilir: Penerapan Aplikasi
Lapisan aplikasi hilir berfungsi sebagai “outlet nilai” industri AI, yang mencakup berbagai skenario seperti pusat komputasi cerdas, intelijen industri, kendaraan otonom, kota pintar, layanan kesehatan pintar, dan fintech. Dengan mengintegrasikan chip AI, hal ini mendorong transformasi cerdas di berbagai industri. Mulai dari pelatihan model-model besar di cloud hingga inferensi pada perangkat edge, permintaan akan daya komputasi tumbuh secara eksponensial, yang selanjutnya mendorong perluasan kapasitas dan peningkatan teknologi di segmen manufaktur serta pengemasan dan pengujian wafer midstream.
AKU AKU AKU. Penerapan Produk Plastik dan Serat Karbon dalam Pembuatan Chip AI
Kondisi pengoperasian yang sangat keras dalam fabrikasi dan pengemasan/pengujian wafer memerlukan bahan pembantu pendukung untuk memenuhi kriteria utama seperti ketahanan suhu tinggi, insulasi tinggi, ketahanan korosi, deformasi rendah, kemurnian tinggi, tidak ada pencucian pengotor, dan stabilitas dimensi. Bahan-bahan konvensional sering kali gagal memenuhi tuntutan ini; Taisheng menyediakan produk plastik dan serat karbon berkinerja tinggi yang sesuai dengan standar produksi ini.
1. Produk Plastik
(1) Ruang Bersih: Sepanjang proses produksi—mulai dari produksi silikon monokristalin hingga pembuatan dan pengemasan sirkuit terpadu—semua operasi dilakukan di lingkungan yang bersih. Panel ruang bersih biasanya menggunakan bahan tahan api dan bahan yang tidak mudah menimbulkan listrik statis, sedangkan bahan jendela juga harus transparan. Bahan yang cocok meliputi: PVC/PP antistatis;
(2) Cincin Penahan CMP: Pemolesan mekanis kimia (CMP) adalah proses penting dalam pembuatan wafer. Cincin penahan CMP yang digunakan untuk mengamankan wafer silikon merupakan komponen penting yang harus menunjukkan ketahanan aus dan korosi yang sangat baik untuk mencegah kerusakan pada wafer. Bahan yang cocok antara lain PPS, PEEK, dan lain-lain;
(3) Pengangkut Wafer: Pengangkut wafer yang umum meliputi perahu wafer dan kotak pengangkut. Stabilitas lingkungan selama pengangkutan dan penyimpanan wafer berdampak signifikan pada kualitas wafer. Oleh karena itu, pembawa wafer harus memiliki sifat seperti tahan suhu, sifat antistatis, dan pelepasan gas yang rendah. Bahan yang cocok antara lain PP, PEEK, PC, PEI, dll.;
(4) Komponen seperti bantalan dan rel pemandu: Komponen peralatan pemrosesan semikonduktor, seperti bantalan dan rel pemandu, harus mampu beroperasi terus menerus pada rentang suhu yang luas (dari suhu rendah hingga tinggi), menunjukkan keausan rendah dan gesekan rendah, dan menjaga stabilitas dimensi. Bahan yang umum digunakan termasuk polimida (PI), dll.
2. Serat Karbon
Selama proses pembuatan wafer, wafer harus dipindahkan antar stasiun kerja yang berbeda, sehingga memerlukan penggunaan garpu wafer. Serat karbon adalah pilihan bahan yang sangat baik untuk garpu ini. Serat Karbon menggunakan proses impregnasi dan pengepresan, sehingga menghasilkan kinerja yang lebih stabil. Ia menawarkan kekuatan tarik hingga 6.000 MPa, modulus material melebihi 780 GPa, peredam getaran yang dapat dikontrol dalam waktu 4 detik, dan ketahanan cuaca yang sangat baik.
Perkembangan industri kecerdasan buatan yang berkualitas tinggi bergantung pada upaya terkoordinasi di seluruh rantai industri, dan segmen manufaktur wafer menengah serta pengemasan dan pengujian merupakan salah satu bidang utama untuk implementasi industri dalam skala besar. HONY PLASTIC berfokus pada produk plastik dan serat karbon berkinerja tinggi, menyediakan komponen yang sesuai bagi industri semikonduktor untuk memenuhi kebutuhannya yang terus berkembang.
5 Aplikasi Utama Plastik dalam Siklus Produksi Wafer
Saat membahas semikonduktor, topik wafer—fondasi pembuatan berbagai chip komputer—selalu muncul. Seiring dengan kemajuan teknologi semikonduktor menuju lebar garis yang lebih kecil, integrasi yang lebih tinggi, dan struktur yang lebih kompleks, persyaratan kualitas wafer—yang merupakan “fondasi” proses—terus meningkat. Dengan latar belakang ini, bahan plastik, dengan kemampuan pengemasan dan pengangkutannya yang sangat baik, menjadi penting untuk menghubungkan berbagai langkah proses, mengurangi kontaminasi dan kerusakan mekanis, meningkatkan kebersihan, dan meningkatkan hasil keseluruhan. Mari kita lihat beberapa aplikasi umum plastik dalam manufaktur semikonduktor.
1. Cincin Penahan CMP
Pemolesan mekanis kimia (CMP) adalah proses penting dalam pembuatan wafer yang digunakan untuk mencapai planarisasi global pada permukaan wafer. Selama proses ini, wafer silikon harus dipasang dengan aman menggunakan cincin penahan untuk memastikan pemolesan seragam dan mencegah perpindahan, sehingga menghindari goresan atau kontaminasi pada permukaan wafer. Oleh karena itu, material yang dipilih untuk komponen ini harus memiliki ketahanan aus, stabilitas dimensi yang tinggi, ketahanan kimia yang baik, dan kemampuan mesin.
Di masa lalu, polifenilen sulfida (PPS) biasanya digunakan untuk memproduksi cincin penjepit; namun, polietereterketon (PEEK) dan polivinil klorida terklorinasi (CPVC) semakin banyak digunakan oleh produsen karena kekuatan mekaniknya yang lebih tinggi, stabilitas dimensi yang sangat baik, serta ketahanan kimia dan aus yang unggul.
2. Pembawa Wafer
Pembawa wafer digunakan untuk menampung, menyimpan, dan mengangkut wafer selama proses pembuatan. Jenis yang umum termasuk pembawa wafer bukaan depan (FOUP), kotak pengangkut wafer (FOSB), dan perahu wafer. Penyimpanan menyumbang sebagian besar siklus produksi wafer. Oleh karena itu, pemilihan bahan sangat penting, karena kebersihan dan sifat antistatis bahan pembawa berdampak langsung pada kualitas wafer akhir.
Bahan untuk pembawa wafer harus memenuhi persyaratan seperti ketahanan suhu tinggi, kekuatan mekanik yang tinggi, penyerapan air yang rendah, sifat antistatis, pelepasan gas yang rendah, dan pencucian yang rendah. Polietereterketon (PEEK), resin perfluoroalkoksi (PFA), polipropilen (PP), polietersulfon (PES), polikarbonat (PC), dan polieterimida (PEI) merupakan bahan umum yang memenuhi persyaratan ini.
3. Kaset Masker Foto
Photomask berfungsi sebagai master pola dalam proses fotolitografi, biasanya terdiri dari substrat kaca kuarsa dengan pola berlapis krom untuk menghalangi cahaya. Partikel atau goresan apa pun pada permukaannya dapat menyebabkan cacat pada pola fotolitografi. Untuk mentransfer pola sirkuit dari photomask ke wafer yang dilapisi photoresist secara akurat, menjaga kebersihan photomask sangatlah penting.
Sebagai wadah penyimpanan dan pengangkutan, kotak photomask harus memiliki sifat seperti sifat antistatis, pelepasan gas yang rendah, kekakuan yang tinggi, dan ketahanan terhadap abrasi. Polyetheretherketone (PEEK), karena kekerasannya yang tinggi, pembentukan partikel yang rendah, kebersihan yang tinggi, dan sifat antistatis, merupakan pilihan yang sangat baik untuk kotak masker foto. Ini secara efektif mencegah kerusakan pada photomask yang disebabkan oleh kabut, gesekan, atau getaran selama penyimpanan dan transportasi, sekaligus menyediakan lingkungan yang bersih dengan pelepasan gas yang rendah dan kontaminasi ionik yang rendah. Polikarbonat antistatis (PC) juga digunakan, tetapi kinerja keseluruhannya sedikit lebih rendah dibandingkan PEEK.
4. Alat Penanganan Wafer
Selama proses pembuatan wafer atau wafer silikon, alat seperti tempat wafer dan chuck digunakan untuk mencengkeram atau memindahkan wafer. Karena perkakas ini bersentuhan langsung dengan permukaan wafer, penting untuk mencegah terbentuknya goresan atau residu, karena dapat berdampak buruk pada kinerja dan hasil perangkat.
Polietereterketon (PEEK), resin perfluoroalkoksi (PFA), dan polipropilen (PP) banyak digunakan dalam pembuatan alat penanganan wafer karena ketahanan panasnya yang tinggi, ketahanan aus yang sangat baik, stabilitas dimensi yang baik, laju pelepasan gas yang rendah, dan penyerapan air yang sangat rendah. Bahan-bahan ini meminimalkan gesekan permukaan dan residu partikel, secara signifikan meningkatkan kebersihan dan integritas permukaan wafer.
5. Soket Uji Pengemasan IC
Soket uji menghubungkan chip ke peralatan uji dan digunakan untuk memverifikasi fungsionalitas sirkuit terpadu. Berbagai jenis sirkuit terpadu memerlukan soket uji dengan spesifikasi yang sesuai. Persyaratan material meliputi stabilitas dimensi yang tinggi, kekuatan mekanik yang baik, generasi duri yang rendah, masa pakai yang lama, rentang toleransi suhu yang luas, dan kemampuan proses yang baik.
Plastik rekayasa seperti PEEK, PPS, poliamida imida (PAI), polimida (PI), dan polieter imida (PEI) banyak digunakan dalam bidang ini.