ربما تكون قد سمعت أو لم تسمع عن مضخات التفريغ شبه الموصلة؛ يعمل هذا الجهاز الدقيق بمثابة "محرك غير مرئي" حقيقي ضمن سلسلة صناعة أشباه الموصلات. وتؤثر اختراقاتها التكنولوجية وديناميكيات السوق بشكل مباشر على كفاءة ومعدلات إنتاج الرقائق العالمية.
مضخة تفريغ أشباه الموصلات هي مضخة تفريغ متخصصة تُستخدم في تصنيع أجهزة أشباه الموصلات وغيرها من المنتجات -ذات التقنية العالية. إنها تستخدم تقنية "جافة"-مما يعني عدم استخدام أي زيت تشحيم أو سوائل أخرى داخل المضخة-وبالتالي التخلص من المشكلات المتعلقة بتلوث الزيت وتسربه. بناءً على مبادئ التشغيل والتصميمات الهيكلية، يمكن تصنيف مضخات التفريغ شبه الموصلة إلى أنواع مختلفة، مثل مضخات الريشة الدوارة الجافة، والمضخات اللولبية الجافة، ومضخات التمرير الجافة، والمضخات الجزيئية التوربينية، والمضخات المبردة.
تلعب مضخات التفريغ لأشباه الموصلات دورًا محوريًا في عملية تصنيع أشباه الموصلات. إنها عبارة عن قطع متعددة الاستخدامات من المعدات يتم نشرها على نطاق واسع عبر مراحل مختلفة، بما في ذلك تصنيع الرقاقات، وعمليات قفل التحميل-، والحفر، وCVD (ترسيب البخار الكيميائي)، وALD (ترسيب الطبقة الذرية)، والتعبئة، والاختبار. تتطلب مراحل العملية المحددة هذه بيئات نظيفة للغاية أو ظروف تشغيل صارمة لضمان أداء وإنتاجية أجهزة أشباه الموصلات الناتجة. في السنوات الأخيرة، مع تقدم عقد العمليات المتقدمة نحو علامة 3-نانومتر-وحتى أصغر-شهدت مصانع الرقاقات زيادة هائلة في المتطلبات المتعلقة بالنظافة وسرعة الضخ واستقرار البيئات المفرغة. وقد أدى هذا الاتجاه إلى التطور التكنولوجي في مضخات التفريغ شبه الموصلة، مما أدى إلى الانتقال من التصاميم التقليدية المختومة بالزيت إلى المضخات الجافة المتقدمة والمرفوعة مغناطيسيًا بالكامل.
أنظمة فراغ أشباه الموصلات لها تأثير مباشر على كل من جودة الرقاقة وكفاءة الإنتاج. ومع ذلك، تتميز مضخات التفريغ شبه الموصلة بوجود حواجز تقنية عالية أمام الدخول، مصحوبة بمتطلبات صارمة فيما يتعلق بموثوقية المنتج، وقدرات التخصيص، وكفاءة الطاقة:
الموثوقية: تتطلب مضخات التفريغ المستخدمة في تطبيقات أشباه الموصلات صيانة مستمرة؛ وبالتالي، يمكن للمنتجات الموثوقة للغاية أن تقلل من تكرار الإصلاحات، وبالتالي تقليل تكاليف التشغيل على العميل. عادةً، تبلغ تكلفة حادث الإصلاح الواحد حوالي-خمس القيمة الإجمالية للمعدات.
التخصيص: تختلف ظروف التشغيل بشكل كبير عبر خطوط إنتاج الرقائق المختلفة؛ ونتيجة لذلك، فإن الحلول المطلوبة ومواصفات المنتج تكون فردية للغاية، مما يستلزم درجة عالية من الخدمة المخصصة.
كفاءة الطاقة: داخل منشأة تصنيع أشباه الموصلات (FAB)، تمثل المعدات ذات الصلة بالفراغ-حوالي 20% من إجمالي استهلاك الطاقة. وبالتالي فإن تعزيز كفاءة الطاقة في هذه الأنظمة يمكن أن يؤدي إلى انخفاض كبير في البصمة الإجمالية للطاقة للعميل. من منظور التطبيق، تعد مضخات التفريغ شبه الموصلة جزءًا لا يتجزأ من كل مرحلة من مراحل تصنيع أشباه الموصلات. تشمل هذه المراحل مرحلة توريد المواد الخام-بما في ذلك سحب سبائك السيليكون، والتقطيع، والطحن، والأكسدة، ومحاذاة القناع الضوئي-بالإضافة إلى عمليات تصنيع الرقاقة، مثل إنشاء القناع الضوئي، وتطبيق الحبيبات، ونمو الرقاقة، وزرع الأيونات، وترسيب البخار الكيميائي. علاوة على ذلك، فهي ضرورية لمختلف الخطوات اللاحقة، بما في ذلك تغليف الرقائق واختبار المنتج النهائي. وتتطلب كل مرحلة من هذه المراحل مراقبة دقيقة للظروف البيئية لضمان جودة وأداء المنتج النهائي.
تلعب مضخات التفريغ دورًا محوريًا عبر المراحل المختلفة لتصنيع أشباه الموصلات، حيث يتم استخدام النوع المحدد من مضخة التفريغ وفقًا للمتطلبات الفريدة لكل عملية. تهيمن مضخات التفريغ الجافة على مشهد تصنيع أشباه الموصلات نظرًا لطبيعتها غير الملوثة-وقدرتها العالية على التكيف؛ وفي الوقت نفسه، تلعب المضخات الجزيئية التوربينية، ومضخات التفريغ Roots، والأجهزة المشابهة أدوارًا حاسمة في تطبيقات معينة ذات فراغ عالي- أو متوسط-. علاوة على ذلك، وبفضل التقدم التكنولوجي، أصبح استخدام أنظمة مضخات التفريغ الهجينة شائعًا بشكل متزايد لتلبية المتطلبات المتنوعة والمعقدة لعمليات التصنيع الحديثة.
وفقًا لبيانات من SEMI، وصل سوق معدات أشباه الموصلات إلى مستوى قياسي جديد في عام 2022، حيث وصل حجم السوق إلى 107.6 مليار دولار أمريكي-، وهو ما يمثل معدل نمو سنوي مركب (CAGR) بنسبة 21.63% منذ عام 2019. وتشير البيانات الصادرة عن معهد أبحاث الصناعة Huajing إلى أن سوق مضخات التفريغ العالمية لأشباه الموصلات وصل إلى حجم يبلغ حوالي 14.73 مليار يوان صيني في عام 2022، مما يعكس معدل نمو سنوي مركب بنسبة 12.77% منذ عام 2019.
استنادًا إلى الحسابات المستمدة من البيانات المقدمة من مؤسسات بحثية متعددة، من المتوقع أن يصل حجم السوق العالمية لمضخات التفريغ لأشباه الموصلات إلى حجم 19.6 مليار يوان صيني في عام 2024 و21.6 مليار يوان صيني في عام 2025. ومن المتوقع أن يكون هذا النمو مدفوعًا بحوالي 4.5 مليار يوان صيني (في عام 2024) و5.6 مليار يوان صيني (في عام 2025) في الطلب الجديد، إلى جانب ما يقرب من 15.1 مليار يوان صيني (في عام 2025). 2024) و16.0 مليار يوان صيني (في 2025) في الطلب على استبدال المعدات وترقيتها. علاوة على ذلك، من المتوقع أن يصل سوق مضخات التفريغ لأشباه الموصلات مجتمعة في البر الرئيسي للصين وتايوان إلى 8.6 مليار يوان صيني في عام 2024 و9.8 مليار يوان صيني في عام 2025، بما في ذلك ما يقرب من 2.5 مليار يوان صيني (في عام 2024) و3.2 مليار يوان صيني (في عام 2025) في الطلب الجديد، وحوالي 6.2 مليار يوان صيني (في عام 2024) و6.7 مليار يوان صيني (في عام 2024) 2025) في الطلب على استبدال المعدات.
حاليًا، تهيمن الشركات الأوروبية واليابانية بشكل أساسي على سوق مضخات التفريغ لأشباه الموصلات. ومن بين هؤلاء اللاعبين البارزين شركة Atlas Copco (السويد)، وEdwars (التي استحوذت عليها شركة Atlas؛ المملكة المتحدة)، وEbara (اليابان)، وPfeiffer Vacuum (ألمانيا)، وKashiyama (اليابان). ومن بين اللاعبين المحليين الرئيسيين في هذا القطاع شركة Zhongkeyi وشركة Hanbell Precise Machinery. تفتخر الشركات الدولية الرائدة في مجال تكنولوجيا التفريغ بتاريخها الطويل وتقنياتها المتقدمة؛ علاوة على ذلك، فإنها تحافظ على آثار استراتيجية واسعة النطاق عبر القطاعات ذات الصلة وتعمل باستمرار على توسيع حصتها في السوق من خلال عمليات الدمج والاستحواذ.
وفقًا للبيانات المتاحة، أظهر المشهد التنافسي لسوق مضخات التفريغ لأشباه الموصلات العالمية في عام 2021 اتجاهًا واضحًا نحو التركيز. والجدير بالذكر أن شركة Atlas استحوذت على أكبر حصة في السوق-تصل إلى 48%-مما يدل على مكانتها المهيمنة في هذا القطاع. وتلاها مباشرة شركة فايفر، التي استحوذت على حصة سوقية تبلغ 13%، مما يشير إلى مكانتها التنافسية الكبيرة داخل الصناعة. وشكلت الشركات العالمية الأخرى مجتمعة 34% من حصة السوق، مما يؤكد أهميتها المستمرة في السوق العالمية. تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن المصنعين المحليين-مثل Hanbell وZhongkeyi-يمتلكون حاليًا حصة سوقية صغيرة نسبيًا (بإجمالي 5%) فقط، إلا أن هذا الرقم يعكس الارتفاع التدريجي للمؤسسات المحلية في هذا المجال-عالي التقنية مع تزايد انخراطها في المنافسة الدولية.
وفقًا لتحليل أجراه مركز أبحاث Hanghangcha، من المتوقع أن يحافظ سوق مضخات التفريغ لأشباه الموصلات العالمية على زخم نموه القوي خلال السنوات القادمة، مع إظهار الطلب في جميع القطاعات اتجاهات تنموية إيجابية. على وجه الخصوص، أدى التوسع السريع في الصناعات الناشئة-مثل إنترنت الأشياء (IoT)، والحوسبة السحابية، والبيانات الضخمة-جنبًا إلى جنب مع الطلب على توسيع السعة المدفوعة بتقنيات العمليات المتقدمة في قطاع الدوائر المتكاملة التقليدية، إلى فتح فرص سوقية واسعة لصناعة معدات أشباه الموصلات، وبالتالي دفع التوسع المطرد في سوق مضخات التفريغ لأشباه الموصلات في نفس الوقت.