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Storia della produzione di semiconduttori in Giappone

Un tempo il Giappone era il primo produttore mondiale di semiconduttori

La maggior parte dei semiconduttori prodotti in Giappone negli anni '80 erano le DRAM, che rappresentavano il 50 % della produzione mondiale. Tuttavia, a seguito dei contrasti economici tra Stati Uniti e Giappone sul tema del commercio dei semiconduttori *1, il Giappone ha compiuto in ritardo il passaggio ai semiconduttori logici cedendo così il primato ai produttori di altri Paesi come Intel Corporation (Stati Uniti), TSMC (Taiwan) e Samsung Electronics Co., Ltd.  (Corea) (Fig.1). 

Il Giappone ha il maggior numero di siti di produzione di semiconduttori al mondo

Il Giappone attualmente produce semiconduttori logici e di potenza chiamati semiconduttori legacy la cui larghezza di linea è compresa tra 28 e 130 nm *2, sebbene gli attuali siti di produzione siano stati riorganizzati attraverso alleanze internazionali, ecc. 

In termini di semiconduttori all'avanguardia, la produzione di modelli circuitali di alta fascia con larghezze di linea da 5 a 16 nm per smartphone, DC*3 e 5G è cresciuta rapidamente grazie alla digitalizzazione globale. Anche la domanda di semiconduttori di medio raggio con larghezze di linea da 20 a 40 nm è aumentata a livello globale grazie all'aumento della produzione di automobili, macchinari industriali ed elettrodomestici. Ciò ha portato ad una velocizzazione nell'innovazione tecnica e al miglioramento della capacità produttiva attraverso strategie nazionali per la fornitura stabile di semiconduttori. Il Giappone ha anche implementato misure che danno priorità alle industrie che producono semiconduttori, in modo da compensare per gli ultimi 30 anni.

Apparecchiature per la produzione di semiconduttori (SPE) essenziali per una produzione all'avanguardia 

Anche se la produzione di semiconduttori è stata per anni dominata dai Paesi d'oltremare, le apparecchiature per la produzione di semiconduttori (SPE) giapponesi hanno mantenuto una qualità di livello mondiale grazie ai numerosi miglioramenti tecnologici e sono state impiegate come componenti essenziali nella produzione di semiconduttori di alta fascia ed elevata precisione con una produzione che supera il 30 % della quota globale. La Semiconductor Equipment Association of Japan (SEAJ) ha previsto che le vendite di SPE nell'anno fiscale 2021 segneranno un record, superando i 3,3 trilioni di yen, con un incremento del 40 % rispetto all'anno precedente. Ciò non fa che rimarcare come la qualità dei semiconduttori prodotti in Giappone sia estremamente elevata. 

Nota 1: Negli anni '80, gli Stati Uniti si lamentarono del fatto che i prezzi dei semiconduttori prodotti in Giappone violassero le leggi anti dumping. Nel settembre 1986 è stato firmato un accordo sui semiconduttori tra USA e Giappone per risolvere il problema. 
Nota 2: 1 nm equivale a 1/1 miliardesimo di metro.
Nota 3: Il Data Center è specializzato nel funzionamento di un'ampia varietà di computer e dispositivi per la comunicazione dei dati. 

Processo di produzione di semiconduttori (processo di front-end) e apparecchiature

La fabbricazione di semiconduttori è di solito suddivisa nel processo di front-end, in cui i circuiti vengono formati sulla superficie di una lastra, e nel processo di back-end, che include il taglio della lastra in chip, l'ispezione e l'imballaggio.

Nel processo di front-end, analogamente ai principi della fotografia, il modello circuitale viene proiettato sulla lastra utilizzando la tecnologia litografica e gli isolanti e i semiconduttori vengono parzialmente elaborati attraverso multiple incisioni e depositi. 
Il miglioramento del tasso di resa è importante per la competitività, e ciò richiede un ambiente pulito e operazioni di elevatissima precisione e ad alte prestazioni. Proprio per questa ragione
le affidabili apparecchiature giapponesi di produzione e ispezione di semiconduttori sono utilizzate in così larga misura (Fig. 3).

Le apparecchiature di rivestimento (quota globale: 90 %), le apparecchiature di CVD (quota globale: 30 %), e le attrezzature per l'incisione (quota globale: 30 %) sono emblematici esempi della capacità tecnica delle apparecchiature fabbricate in Giappone. Nel processo di front-end vengono utilizzati numerosi agenti chimici sotto vuoto poiché devono essere altamente resistenti al calore e alla corrosione. 

Le parti sono realizzate in un'ampia gamma di materiali: da materiali generici come lega di alluminio, acciaio inossidabile e FCD, fino a Inconel, Kovar e altri materiali difficili da tagliare come ceramica, silicio monocristallino, carburo di silicio, vetro di quarzo e altri materiali friabili duri. 

Una linea di prodotti per rispondere ad un'ampia varietà di materiali di lavoro

Mitsubishi Materials propone una vasta scelta di prodotti progettati per un'ampia gamma di applicazioni, grazie all'alta tecnologia dei materiali e di formatura acquisita nel corso degli anni. La serie di inserti MP9000 per materiali difficili da tagliare, la serie di frese AXD per la lavorazione di leghe di alluminio e materiali difficili da tagliare, la punta DC per la lavorazione di materiali duri e fragili e la serie di frese integrali DF in particolare sono state estremamente apprezzate da diverse tipologie di clienti. Continuiamo ad offrire una linea di prodotti che consente di lavorare ad alte prestazioni e ad elevata efficienza l'alluminio, altri metalli non ferrosi e materiali difficili da tagliare. 

Linee di prodotti

Velocità ed innovazione

Si prevede che le vendite di apparecchiature per la produzione di semiconduttori giapponesi continueranno a battere ogni anno nuovi record fino all'anno fiscale 2023 (Fig. 4). Inoltre, il governo giapponese ha deciso di sostenere la TSMC nella produzione di semiconduttori all'avanguardia (22–28 nm) e nella costruzione di nuovi impianti a Kumamoto. Il governo ha inoltre stabilito di supportare la ristrutturazione e l'ingrandimento delle basi di produzione di semiconduttori legacy. Il sostegno del governo ai produttori di semiconduttori che pongono al primo posto la sicurezza economica favorirà anche la domanda di apparecchiature per la produzione di semiconduttori.

Previsione di vendita di apparecchiature per la produzione di semiconduttori fabbricate in Giappone tra l'anno fiscale 2021 e il 2023 (Revisione)

Mitsubishi Materials produce componenti e materiali per apparecchiature di produzione, come prodotti in silicio e soluzioni di rivestimento per il processo di back-end, ed è in grado di rispondere prontamente alle richieste dei produttori di apparecchiature. In altre parole, Mitsubishi Materials è l'unico produttore al mondo in grado non solo di mettere in commercio parti e materiali, ma anche di fornire soluzioni di lavorazione, perfezionando la tecnologia di lavorazione a partire dalla fase di ricerca e sviluppo di nuovi materiali. 
D'ora in poi, dobbiamo promuovere l'innovazione tecnica, e ciò include ridurre al minimo la larghezza della linea delle apparecchiature di produzione di semiconduttori (5 nm o inferiore), 
e favorire una produzione a emissioni zero e a basso consumo energetico per stare al passo con lo sviluppo di materiali sempre più difficili da tagliare.

Mitsubishi Materials esercita pienamente la sinergia a livello aziendale e utilizza le proprie reti mondiali per la crescita cruciale del business dei produttori di semiconduttori, puntando su velocità e innovazione.