ความเร็วในการตอบสนองของอุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาแบบไดนามิกมีผลต่ออัตราผลตอบแทนของสายการผลิตเซมิคอนดักเตอร์อย่างไร

การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งเป็นตัวแทนทั่วไปของอุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากสำหรับคุณภาพพลังงาน ในส่วนต่อไปนี้ Geyue Electric จากมุมมองระดับมืออาชีพของผู้ผลิตอุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาแบบไดนามิกจะสำรวจกลไกความสัมพันธ์ที่แท้จริงระหว่างความเร็วการตอบสนองของการตอบสนองของSVG (เครื่องกำเนิด var static)และอัตราผลตอบแทนของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ โดยการวิเคราะห์ลักษณะการโหลดพิเศษของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ความไวต่อแรงดันไฟฟ้าลดลงและผลกระทบจากการทำงานร่วมกันระหว่างอุปกรณ์กระบวนการและระบบพลังงาน Geyue Electric จะเปิดเผยบทบาทที่สำคัญของการชดเชยแบบไดนามิกระดับมิลลิวินาทีในการปรับปรุงอัตราผลผลิตของการผลิตชิป ในเวลาเดียวกัน Geyue Electric จะตรวจสอบประสิทธิภาพของโซลูชันทางเทคนิคโดยการรวมข้อมูลกรณีจริงจากโรงงานผลิตเวเฟอร์

ข้อกำหนดพิเศษของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์เพื่อคุณภาพพลังงาน

สายการผลิตเซมิคอนดักเตอร์เป็นระบบที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำนับร้อย อุปกรณ์สำคัญเช่นเครื่องโฟโตโธภาพและเครื่องปลูกรากไอออนมีความไวสูงต่อความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า อุปกรณ์การผลิตในโรงงานเวเฟอร์ที่ทันสมัยโดยทั่วไปใช้แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์โหมดสำหรับแหล่งจ่ายไฟ โหลดที่ไม่เชิงเส้นเหล่านี้สร้างความต้องการพลังงานปฏิกิริยาที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในระหว่างการดำเนินการ เมื่อกริดพลังงานไม่สามารถให้การสนับสนุนพลังงานปฏิกิริยาในเวลานั้นจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าลดลงการบิดเบือนรูปคลื่นและปัญหาคุณภาพพลังงานไฟฟ้าอื่น ๆ

ในกระบวนการผลิตขั้นสูงต่ำกว่า 45 นาโนเมตรแม้แต่แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงยั่งยืนเพียง 10 มิลลิวินาทีอาจทำให้ระบบเซอร์โวที่แม่นยำของเครื่องหินย้ำลดการซิงโครไนซ์ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนการจัดตำแหน่งเวเฟอร์ จากข้อมูลการวิจัยจากแผนงานเทคโนโลยีกึ่งตัวนำระหว่างประเทศ (ITRS) แรงดันไฟฟ้า SAGS ได้กลายเป็นปัจจัยที่ใหญ่เป็นอันดับสามที่มีส่วนทำให้เกิดข้อบกพร่องของชิปทำให้เกิดการสูญเสียหลายพันล้านดอลลาร์ให้กับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกในแต่ละปี สิ่งนี้ต้องใช้อุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาปฏิกิริยาเพื่อให้มีความสามารถในการตอบสนองแบบไดนามิกที่รวดเร็วมาก อุปกรณ์ TSC แบบดั้งเดิมเนื่องจากความล่าช้าในการดำเนินการโดยธรรมชาติของสวิตช์เชิงกล (โดยปกติจะเกิน 100 มิลลิวินาที) จึงล้มเหลวอย่างสมบูรณ์ในการตอบสนองความต้องการของโรงงานเซมิคอนดักเตอร์ที่ทันสมัย

มาตรฐานความหมายแฝงและมาตรฐานการวัดความเร็วในการตอบสนอง

ความเร็วในการตอบสนองของอุปกรณ์ชดเชยพลังงานแบบไดนามิกแบบไดนามิกหมายถึงเวลาที่ต้องใช้จากการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงพลังงานปฏิกิริยาในระบบไปยังเอาต์พุตของกระแสการชดเชยเป้าหมาย สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่ควบคุมอย่างเต็มที่เช่น SVG ความเร็วในการตอบสนองส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการเชื่อมโยงทางเทคนิคสามประการ: อัลกอริทึมการตรวจจับที่รวดเร็วชิปควบคุมความเร็วสูงและลักษณะการสลับของอุปกรณ์พลังงาน

ในปัจจุบันคณะกรรมาธิการ Electrotechnical International (IEC) กำหนดเวลาตอบสนองของอุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาแบบไดนามิกเป็นช่วงเวลาจากการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันของแรงดันไฟฟ้าของระบบไปยังเอาต์พุตของอุปกรณ์ถึง 90% ของค่าเป้าหมาย ผู้ผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ชั้นนำโดยทั่วไปจะต้องมีตัวบ่งชี้นี้ไม่เกิน 10 มิลลิวินาทีและเวเฟอร์ขั้นสูงบางส่วนยังเสนอมาตรฐานที่เข้มงวด 5 มิลลิวินาที ข้อมูลที่วัดได้แสดงให้เห็นว่าเวลาตอบสนองของอุปกรณ์ SVG โดยใช้อุปกรณ์พลังงานซิลิกอนคาร์ไบด์รุ่นที่สาม (SIC) สามารถลดลงได้น้อยกว่า 2 มิลลิวินาทีส่วนใหญ่เกิดจากลักษณะความถี่การสลับของวัสดุ SIC ที่สูงกว่า 100 kHz

กลไกความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วในการตอบสนองและผลผลิตกระบวนการ

การสูญเสียอัตราผลตอบแทนในสายการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่เกิดจากปัญหาสองประเภทที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพพลังงาน: การทิ้งอย่างฉับพลันและพารามิเตอร์ที่อาจเกิดขึ้น อดีตเป็นที่ประจักษ์โดยตรงว่าการทิ้งเวเฟอร์ในขณะที่หลังนำไปสู่การเบี่ยงเบนของพารามิเตอร์ประสิทธิภาพชิปจากค่าที่ออกแบบมา การตอบสนองอย่างรวดเร็วของอุปกรณ์ชดเชยพลังงานแบบไดนามิกแบบไดนามิกสามารถป้องกันการเกิดปัญหาทั้งสองประเภทนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ใช้กระบวนการแกะสลักเป็นตัวอย่าง เมื่อแหล่งจ่ายไฟพลาสมามีกำลังไฟที่ไม่เสถียรเนื่องจากความผันผวนของแรงดันไฟฟ้ากริดอัตราการแกะสลักจะเปลี่ยนไปอย่างกะทันหัน ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าหากเวลาในการกู้คืนแรงดันไฟฟ้าเกิน 20 มิลลิวินาทีการเบี่ยงเบนความสม่ำเสมอของการแกะสลักจะเกิน 3%ส่งผลโดยตรงในการทำลายเวเฟอร์ชุดทั้งหมด อย่างไรก็ตามระบบจ่ายไฟที่ติดตั้ง SVG ตอบสนองอย่างรวดเร็ว (<5ms) สามารถควบคุมความผันผวนของกระบวนการดังกล่าวได้ภายใน 0.5% ในกระบวนการขัดกลไกเคมี (CMP) การชดเชยพลังงานปฏิกิริยาที่เร็วขึ้นสามารถรักษาแรงบิดของมอเตอร์ได้และหลีกเลี่ยงรอยขีดข่วนระดับนาโนบนพื้นผิวเวเฟอร์ที่เกิดจากความผันผวนของความดัน

นวัตกรรมทางเทคโนโลยีที่สำคัญและเส้นทางการดำเนินงาน

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีหลักสำหรับการบรรลุการตอบสนองแบบไดนามิกระดับมิลลิวินาทีส่วนใหญ่อยู่ในสามด้าน: ประการแรกอัลกอริทึมการตรวจจับที่ได้รับการปรับปรุงขึ้นอยู่กับทฤษฎีพลังงานปฏิกิริยาทันทีสั้นลงเวลาตรวจจับถึง 1/4 ของวัฏจักรความถี่พลังงานผ่านการแปลงระบบประสานงานαβ ประการที่สองสถาปัตยกรรมการประมวลผลแบบพหุคูณแบบหลายคอร์จะถูกนำมาใช้เพื่อบีบอัดวัฏจักรการควบคุมให้อยู่ในระดับ 50 ไมโครวินาที สิ่งสำคัญที่สุดคือการประยุกต์ใช้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ bandgap กว้างช่วยเพิ่มความเร็วในการตอบสนองแบบไดนามิกของโมดูลพลังงานตามลำดับความสำคัญ

อุปกรณ์ SVG ในประเทศได้รับการทดสอบในโรงงานเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้ว ผลการศึกษาพบว่าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ที่ใช้โมดูล IGBT แบบดั้งเดิม (เวลาตอบสนอง 15ms) รุ่นที่อัพเกรดโดยใช้โมดูล SIC (เวลาตอบสนอง 1.8ms) มีอัตราผลตอบแทนเฉลี่ยรายเดือน 92.7% สำหรับสายการผลิตกับอดีตในขณะที่ถึง 96.3% โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการพิมพ์หินอัลตราไวโอเลตลึก (DUV) ความแตกต่างของผลผลิตมีความสำคัญมากขึ้นซึ่งตรวจสอบอย่างเต็มที่ถึงผลกระทบที่สำคัญของความเร็วในการตอบสนองต่อความแม่นยำของกระบวนการ

จุดสำคัญของการรวมระบบและการปฏิบัติทางวิศวกรรม

ในการใช้งานจริงของโรงงานเซมิคอนดักเตอร์อุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาแบบไดนามิกจะต้องรวมเข้ากับระบบโรงงานทั้งหมดอย่างลึกซึ้ง เมื่อพิจารณาถึงสถาปัตยกรรมแหล่งจ่ายไฟพิเศษของโรงงานเวเฟอร์ SVG มักจะใช้รูปแบบการจัดวางแบบกระจาย จุดค่าตอบแทนตั้งอยู่ที่ด้าน 10kV busbar ของแต่ละสถานีย่อยและด้านตัวป้อน 400V ของอุปกรณ์กระบวนการที่สำคัญตามลำดับโดยสร้างระบบป้องกันหลายระดับ

ในโครงการขยายเฟสที่สองของโรงงานชิปหน่วยความจำชั้นนำระดับสากลมีการใช้วิธีการที่เป็นนวัตกรรมที่ SVG (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้า) ถูกรวมเข้ากับระบบควบคุมของอุปกรณ์กระบวนการสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูล โดยการได้รับแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงโหลดแบบเรียลไทม์ของเครื่องจักรหินและเครื่องแกะสลักระบบชดเชยพลังงานปฏิกิริยาสามารถบรรลุการควบคุมการทำนายด้วยเวลานำการตอบสนองที่ควบคุมก่อนหน้าต่างที่ไวต่อกระบวนการ รูปแบบการทำงานร่วมกันอัจฉริยะนี้ได้เพิ่มผลผลิตโดยรวมของผลิตภัณฑ์ 28-nanometer ของโรงงานนี้ด้วยคะแนนร้อยละ 2.8 และได้สร้างผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจเพิ่มเติมมากกว่า 30 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี

แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีในอนาคต

ในขณะที่การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ดำเนินไปจนถึง 3 นาโนเมตรและโหนดเทคโนโลยีต่ำกว่าข้อกำหนดสำหรับคุณภาพพลังงานไฟฟ้าจะเข้มงวดยิ่งขึ้น เทคโนโลยีการชดเชยพลังงานแบบไดนามิกแบบไดนามิกรุ่นต่อไปกำลังพัฒนาในสามทิศทาง: ประการแรกมีการพัฒนาในขีด จำกัด ของความเร็วในการตอบสนองด้วยอุปกรณ์ทดลองตามอุปกรณ์แกลเลียมไนไตรด์ (GAN) ที่บรรลุการตอบสนองย่อย ประการที่สองการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี Digital Twin อย่างลึกซึ้งกำลังดำเนินการโดยจำลองเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟทั้งหมดของโรงงานในพื้นที่เสมือนจริงเพื่อให้ได้การเพิ่มประสิทธิภาพของกลยุทธ์การชดเชยในระยะแรก ในที่สุดการแนะนำของอัลกอริทึมการทำนาย AI กำลังดำเนินการโดยการวิเคราะห์ข้อมูลกระบวนการขนาดใหญ่เพื่อทำนายรูปแบบการเปลี่ยนแปลงของความต้องการพลังงานปฏิกิริยาสำหรับอุปกรณ์การผลิตแต่ละอุปกรณ์

มีความสัมพันธ์เชิงปริมาณที่ชัดเจนระหว่างความเร็วในการตอบสนองของอุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาแบบไดนามิกและอัตราผลตอบแทนของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ความสามารถในการตอบสนองระดับมิลลิวินาทีไม่เพียง แต่ยับยั้งการสูญเสียโดยตรงที่เกิดจากความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า แต่ยังช่วยปรับปรุงความสอดคล้องของประสิทธิภาพโดยรวมของชิปโดยการรักษาเสถียรภาพของพารามิเตอร์กระบวนการ ในฐานะที่เป็นนวัตกรรมที่จุดตัดของเทคโนโลยีพลังงานอิเล็กทรอนิกส์และการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาแบบไดนามิกจะให้การสนับสนุนโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญสำหรับความต่อเนื่องของกฎหมายของมัวร์ Geyue Electric ในฐานะผู้เชี่ยวชาญด้านการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา บริษัท ของเราแนะนำว่าโรงงานเวเฟอร์รวมระบบการจัดการคุณภาพพลังงานเข้าสู่การออกแบบโดยรวมในระหว่างขั้นตอนการวางแผนและเลือกอุปกรณ์ SVG ที่มีเวลาตอบสนองน้อยกว่า 5 มิลลิวินาทีเพื่อสร้างระบบรับประกันพลังงานที่มั่นคงสำหรับการผลิตชิประดับไฮเอนด์ หากโรงงานเวเฟอร์ของคุณกำลังมองหาวิธีแก้ปัญหาการชดเชยพลังงานแบบไดนามิกแบบไดนามิกอย่างรวดเร็วโปรดติดต่อเรา:info@gyele.com.cn.