近日，日本橫河電機將日本最早的AIST 最小晶圓廠（Mini Fab）項目投入生產。它使用0.5英寸的晶圓，并且即可操作。
中所周知，臺積電最新的超大晶圓廠（GIGAFAB），每個月可生產超過10萬片12 吋晶圓，每座造價高達3 千億元。但日本推出的「迷你晶圓廠」（Minimal Fab），瞄準物聯網時代小量、多樣的感測器需求，起價卻只要5 億日圓（1.7 億元臺幣）。《日經商業周刊》稱之為：「顛覆全球半導體業界的制造系統」。
這個由經濟產業省主導，由 140 間日本企業、團體聯合開發的新世代制造系統，目標是透過成本與技術門檻的大幅降低，讓汽車與家電廠商能自己生產所需的半導體及感應器。形同推翻臺積電董事長張忠謀 30 年前所創的晶圓代工模式，重回早年飛利浦、Sony 等大廠都自己生產半導體的垂直整合時代。
販賣這種生產系統的，是日本橫河電機集團旗下的橫河解決方案。每臺外型流線、美觀的制造機臺，大小約與飲料自動販賣機差不多，但各自具備洗凈、加熱、曝光等功能。每一臺機器，都相當于一條半導體制造的生產線。一條「迷你晶圓廠」產線，所需的最小面積是大約是兩個網球場的大小。也僅是一座 12 吋晶圓廠的百分之一面積。
「迷你晶圓廠」能夠做到如此廉價、體積小，首先是挑戰業界常識的創新做法──不需要無塵室。
半導體芯片上如果沾有超過 0.1 微米的灰塵就算是不良品，為此，制造室內一定要保持超高潔凈度。維持無塵室需要大量的電力，因此不只投資金額很高、維持費用也相當驚人。所以半導體不大量生產的話，很難獲利。
產業技術總合研究所的原史朗挑戰了這項業界的常識。「半導體工廠真的需要無塵室嗎？明明需要隔絕灰塵的只有晶圓而已。」抱持著這項疑問，原史朗從 1990 年代開始構想「迷你晶圓廠」。
幾年后，原史朗終于開發出局部無塵化的關鍵技術，并將此成果制出特殊運輸系統「Minimal Shuttle」。利用電磁鐵控制開關，幾乎不會有灰塵進入。
「迷你晶圓廠」的另一個特點，是不需要用到光罩，這又可大幅降低成本。Minimal Fab 的概念，就是那樣的時代十分需要的多種少量生產系統。要處理的晶圓大約直徑 0.5 英吋，比 1 日圓硬幣還要小。因為晶圓很小，所以生產裝置也要跟著變小。
芯片從晶圓上切割下來，大約 1 平方公分大小。「迷你晶圓廠」的年產量大約是 50 萬個，一般的 12 吋晶圓廠則是兩億個。如果只生產 1 萬個，市面上每一芯片要收 1 萬日圓，但「迷你晶圓廠」只要收 1,200 日圓。
這項「迷你晶圓廠」的研發計劃，源自 2010 年。從 2012 年開始的 3 年內，獲得經濟產業省的預算，計劃也隨之通過。現在包含許多制造大廠在內，共 140 間企業團體參與。雖然是由橫河解決方案在販售，可是參與開發制造的日本中小企業大約有 30 間，這也是該設備的一大特色之一。
來源：半導體行業觀察
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