Proceso para la fabricación de semiconductores

México está llamado a ser unos de los actores claves para satisfacer la creciente demanda en la fabricación de semiconductores.

Según datos de la empresa de análisis Statista, se espera que ese mercado genere en México 47,120 millones de dólares en ingresos en 2024.

La tasa de crecimiento anual compuesta sería del 10.27% hasta 2029, cuando se espera que alcance los 76,830 millones de dólares.

Sergio Omar Martínez, líder de la Iniciativa Estratégica “Semiconductores” de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey, urgió al desarrollo de infraestructura adecuada para impulsar esa industria en México.

En la charla ¿Qué significan los semiconductores para el futuro de México? explicó que el proceso de fabricación de semiconductores no es sencillo.

Fabricación de semiconductores

La cadena de valor de la industria de los semiconductores es larga y compleja, detalló.

“Inicia con la fabricación de lingotes de silicio de muy alta pureza. El silicio es un material que abunda en la corteza terrestre, sin embargo, para poder utilizarlo para crear dispositivos electrónicos, necesitamos purificarlo”, comentó.

Dijo que a este proceso se le conoce como purificación de “nueve nueves”: porque es del 99.99%.

Ese silicio se concentra en forma de lingotes para después cortarlos en obleas y sobre ellas se fabrican circuitos integrados. Pero antes de realizarlo, hay equipos de ingenieros que se encargan de validar los diseños de diversas maneras antes de proceder a la manufactura, añadió el experto.

Una vez que se fabrican pasan a otros procesos, de ensamble, de pruebas y de empaquetado.

En función de la aplicación, en la fabricación de obleas también se emplean otros elementos, como el germanio o materiales como el arseniuro de galio.

La fabricación de obleas es un proceso tecnológicamente avanzado en el que cada paso requiere una alta precisión, para lo que se necesitan equipos especializados y un entorno de sala estéril.

Paso a paso en la fabricación de semiconductores

De acuerdo con la empresa proveedora de instrumentos de medición y precisión para laboratorio, industria y retail, el proceso de fabricación de semiconductores se divide en los siguientes pasos.

1. Diseño

Las empresas de diseño y los fabricantes de productos electrónicos sin fábrica o independientes diseñan los chips semiconductores.

2. Fabricación de primera línea

Este paso, también conocido como fabricación de obleas, resulta fundamental para la industria de los semiconductores.

En él tienen lugar todas las etapas iniciales de creación de varios componentes individuales de los  circuitos integrados (CI).

Comienza con el corte de un lingote de silicio puro en discos u obleas.

Continúa con el pulido de las obleas hasta obtener un acabado impecable y sigue con la creación de intrincados patrones que forman un CI en varios pasos amplios y avanzados.

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3. Fabricación secundaria

En este paso, las obleas de silicio se someten a un corte preciso para formar troqueles individuales o chips semiconductores, a lo que siguen las fases de ensamblaje y empaquetado.

Los chips empaquetados se prueban para asegurar que cumplan con las especificaciones para el ensamblaje final en placas de circuito impreso (PCB, por sus siglas en inglés).

La fabricación de PCB está estrechamente relacionada con la fase de empaquetado de la fabricación de chips, ya que las PCB admiten y conectan los componentes electrónicos.

El proceso de fabricación de PCB consta de pasos tales como el grabado, el laminado, el taladrado, la galvanoplastia, la serigrafía y la litografía.

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4. Integración del producto final

Los chips se integran para fabricar el producto final, como un teléfono inteligente o un ordenador.

Para la firma, los retos habituales en el flujo de trabajo de fabricación de semiconductores son:

• Precisión
• Control de calidad exhaustivo
• Gran eficacia y rendimiento
• Seguridad
• Gestión y trazabilidad de datos
• Fiabilidad del equipo
• Abordar las preocupaciones ambientales

Los procesos de fabricación de obleas evolucionan continuamente por la aparición de nuevas tecnologías de fabricación e innovaciones en las ciencias de los materiales.

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Las constante innovaciones sugieren que se avecinan cambios en el ecosistema de fabricación de semiconductores (es decir, empresas de diseño y sin fábrica, fábricas o fundiciones, fabricantes de dispositivos integrados y proveedores de materiales).

A eso hay que sumar el desarrollo de la nueva generación de chips semiconductores.