半導体向け3Dプリンティング

半導体業界は新たな成長サイクルに入っている。デロイトの「2024年半導体業界見通し」によると、メモリ市場の回復、PCやスマートフォン需要の増加、生成AIアプリケーションの加速的な勢いにより、世界の半導体売上高は2024年に5880億米ドルまで回復すると予測されている。

この成長回復にもかかわらず、製造の複雑性と競争圧力は増大し続けている。通信・コンピューティング用途だけで半導体世界売上の56％を占め、市場の約4分の1を占めるメモリは生産量と設備要件に影響を与える主要な変動要因であり続けている。この変動性により、OEMメーカーとファブは、ウェーハ歩留まりの最大化、温度均一性の改善、開発サイクルの短縮、より強靭なサプライチェーン構築への圧力が高まっている。

産業用3Dプリンティングがイノベーションの触媒となるのはここだ——従来の製造では到底達成できない性能と設計能力を解き放つ。

AM技術を用いたウエハー製造装置への応用

冷却プレートの積層造形

冷却プレートはプラズマチャンバーおよびウェーハ処理サブモジュール内の必須部品である。従来の製造法では設計の複雑さが制限され、熱最適化が妨げられ、長いリードタイムを要することが多い。AM技術を用いることで、エンジニアは精密な熱プロファイルに沿ったコンフォーマル冷却チャネルを創出でき、ウェーハ裏面の冷却効率と全体的な温度均一性を向上させることができる。

従来の加工上の制約を排除することで、AMはより大きなチャネル径、冷却量の増加、最適化された内部経路、そしてより迅速な反復サイクルを実現します。その結果、歩留まりの向上、プロセス安定性の向上、そして従来のサプライチェーンへの依存度の低減がもたらされます。

油圧マニホールドおよび動力システムのAM

ウエハー製造施設では、数千もの冷却システム、温度制御システム、油圧システムが稼働している。これらのコンポーネントは、設備のダウンタイムを最小限に抑えるため、卓越した信頼性と保守性を備えている必要がある。しかし従来のマニホールドは、流量最適化、組立の複雑さ、長期信頼性の面で限界がある。AM技術は、OEMおよびODMメーカーに対し、熱システムと油圧システムのカスタマイズと統合に新たな可能性をもたらす。これにより、流量メカニクスの改善、組立インターフェースの削減、耐久性の大幅な向上が実現される。

冷却モジュールまたはヒートシンクのAM

AM技術は、熱交換器、冷却モジュール、コールドフィンガー、ヒートシンクにおいて全く新しい設計の可能性を切り開きます。エンジニアは複雑な内部流路ネットワーク、格子構造、高表面積形状を統合でき、これにより放熱性と冷却性能が劇的に向上します。これは機械加工やろう付けでは到底達成できないレベルです。

半導体熱管理の未来を形作る

積層造形技術は、半導体装置の設計・最適化・製造手法を既に再定義しつつある。冷却効率の向上、温度均一性の改善、システム設置面積の削減、あるいは完全カスタマイズされた熱設計の実現において、EOS AMは従来製造では達成不可能な性能レベルを解き放つ。ここに紹介する事例は、その始まりに過ぎない。