ميكرولاين
كانت Micralign عائلة من أجهزة محاذاة الأسنان التي قدمتها شركة Perkin-Elmer في عام 1973. وكانت Micralign أول جهاز محاذاة إسقاطي، وهو مفهوم خفض بشكل كبير تكاليف تصنيع أشباه الموصلات . ووفقًا لمركز تاريخ الرقائق، فقد "صنعت حرفيًا الدوائر المتكاملة الحديثة [[ 1 ] صناعة الدوائر المتكاملة
عالج جهاز Micralign مشكلةً جوهريةً في بدايات صناعة الدوائر المتكاملة (IC): إذ كانت الغالبية العظمى من الدوائر المتكاملة المطبوعة تحتوي على عيوب تجعلها غير صالحة للاستخدام. في المتوسط، كانت واحدة فقط من كل عشر دوائر متكاملة معقدة تُنتج صالحةً للعمل، أي بنسبة 10% . حسّن جهاز Micralign هذه النسبة إلى أكثر من 50%، ووصلت إلى 70% في العديد من التطبيقات. وبذلك، انخفض سعر المعالجات الدقيقة ومنتجات ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM ) حوالي عشرة أضعاف بين عامي 1974 و1978، وبحلول ذلك الوقت أصبح جهاز Micralign شائع الاستخدام في السوق الراقية.
توقعت شركة بيركن-إلمر في البداية بيع حوالي 50 وحدة، لكنها باعت في نهاية المطاف حوالي 2000 وحدة، مما جعلها أكبر مورد في مجال معدات تصنيع أشباه الموصلات خلال النصف الثاني من سبعينيات القرن الماضي وأوائل ثمانينياته. وبحلول عام 1980، تم تشكيل قسم الطباعة الحجرية الدقيقة ، الذي أصبح مصدر دخله الأكبر بين أقسام بيركن-إلمر، ووفر غالبية أرباح الشركة.
كانت استجابة الشركة بطيئة لتحدي تقنية الطباعة الضوئية الخطوية ، التي حلت محل أجهزة محاذاة الإسقاط في معظم الوظائف بدءًا من منتصف ثمانينيات القرن الماضي. وقد فشلت محاولتهم للتحول إلى الأشعة فوق البنفسجية القصوى كرد فعل، نظرًا لعدم نضج هذه التقنية آنذاك. كما لم تُجدِ محاولة أخرى، تمثلت في شراء شركة أوروبية متخصصة في الطباعة الضوئية الخطوية، نفعًا في تحسين أوضاعهم. وفي عام ١٩٩٠، باعت شركة بيركن-إلمر هذا القسم إلى مجموعة وادي السيليكون ، التي تُعد اليوم جزءًا من شركة إيه إس إم إل القابضة .
خلفية
تُصنع الدوائر المتكاملة (ICs) من خلال عملية متعددة المراحل تُعرف باسم الطباعة الضوئية . تبدأ العملية بقطع أقراص رقيقة من السيليكون عالي النقاء من أسطوانة بلورية تُعرف باسم " الكرة" . بعد المعالجة الأولية، تُعرف هذه الأقراص باسم "الرقاقات" . تتكون الدائرة المتكاملة من طبقة واحدة أو أكثر من الخطوط والمساحات المنقوشة على سطح الرقاقة. [ 3 ]
تُغطى الرقاقات بمادة كيميائية تُعرف باسم المقاوم الضوئي . تُطبع طبقة واحدة من تصميم الشريحة النهائي على "قناع"، يشبه الاستنسل . يُوضع القناع فوق الرقاقة، ويُسلط عليه مصباح فوق بنفسجي ، عادةً ما يكون مصباح قوس زئبقي . اعتمادًا على العملية، تتصلب أو تلين مناطق المقاوم الضوئي المعرضة للضوء، ثم تُزال المناطق الأكثر ليونة باستخدام مذيب . والنتيجة هي نسخ النمط من القناع على سطح الرقاقة. بعد ذلك، تُستخدم المعالجة الكيميائية على النمط لإكسابه الخصائص الكهربائية المطلوبة. [ 3 ]
تُكرر هذه العملية برمتها عدة مرات لبناء تصميم الدائرة المتكاملة بالكامل. تستخدم كل خطوة تصميمًا مختلفًا على قناع مختلف. تُقاس الميزات بالميكرومترات، لذا يجب محاذاة أي تصميم سابق تم ترسيبه بدقة مع القناع الجديد الذي سيتم تطبيقه. هذا هو الغرض من جهاز المحاذاة، وهي مهمة كانت تُنجز في الأصل يدويًا باستخدام المجهر . [ 3 ]
هناك مبرر اقتصادي قوي لاستخدام رقائق السيليكون الأكبر حجمًا، إذ يُمكن نقش عدد أكبر من الدوائر المتكاملة على سطحها وإنتاجها في سلسلة عمليات واحدة، ما يُتيح إنتاج المزيد من الرقائق خلال نفس الفترة الزمنية. مع ذلك، تُثير الرقائق الأكبر حجمًا مشكلات بصرية كبيرة؛ فقد كان تركيز الضوء على مساحة الرقاقة مع الحفاظ على تجانس عالٍ تحديًا كبيرًا. بحلول أوائل سبعينيات القرن الماضي، كان قطر الرقائق حوالي 2.5 بوصة لفترة من الزمن، وبدأنا للتو في الانتقال إلى 3 بوصات، لكن الأنظمة البصرية الحالية كانت تُعاني من مشاكل مع هذا الحجم. في كل مرة يُطرح فيها حجم جديد للرقاقة، كان لا بد من إعادة تصميم الأنظمة البصرية من الصفر. [ 4 ]
أجهزة تقويم الأسنان اللاصقة
في ستينيات القرن الماضي، كانت الطريقة الأكثر شيوعًا لتثبيت القناع أثناء عمليات التعريض الضوئي هي استخدام جهاز محاذاة التلامس. وكما يوحي الاسم، كان الغرض من هذا الجهاز هو محاذاة القناع بدقة بين كل خطوة من خطوات النقش، وبمجرد محاذاته، تثبيته مباشرةً على سطح الرقاقة. والسبب في تثبيت القناع على الرقاقة هو أنه عند مستوى الخطوط المرسومة، فإن حيود الضوء حول حواف الخطوط على القناع سيؤدي إلى تشويش الصورة إذا كانت هناك أي مسافة بين القناع والرقاقة. [ 5 ]
كانت هناك مشاكل كبيرة في مفهوم قناع التلامس. من أكثرها إزعاجًا أن أي غبار يصل إلى داخل جهاز المحاذاة قد يلتصق بالقناع، فيظهر على الرقاقات اللاحقة كما لو كان جزءًا من النمط. ومما يزيد الأمر إزعاجًا أن طبقة المقاوم الضوئي غير المتصلبة تلتصق بالقناع، وعند رفعه، يسحب السطح العلوي للرقاقة، مما يؤدي إلى تلفها وإضافة صور زائفة على القناع. قد لا يمثل أي خطأ مشكلةً في البداية لأن الدوائر المتكاملة في ذلك الموضع فقط هي التي ستتأثر، ولكن في النهاية، ستتراكم أخطاء كافية تجعل القناع غير صالح للاستخدام. [ 6 ]
كانت أماكن مثل تي آي تشتري الكمامات، حرفياً بالشاحنات، وتستخدمها من ست إلى عشر مرات، ثم تضعها في مكب النفايات.
نتيجةً لمشاكل كهذه، لم تكن الأقنعة تدوم عادةً إلا اثنتي عشرة مرة قبل الحاجة إلى استبدالها. ولتوفير العدد المطلوب من الأقنعة، طُبعت نسخ من القناع الأصلي مرارًا وتكرارًا باستخدام تقنية التصوير الفوتوغرافي التقليدية بالفضة الهاليدية على ورق فوتوغرافي، ثم استُخدمت هذه النسخ في الجهاز. تسبب عدم استقرار هذه الأقنعة حراريًا أثناء تعرضها للضوء الساطع في حدوث تشوهات، لم تكن تُشكل مصدر قلق في البداية، ولكنها أصبحت مشكلة مع استمرار تصغير أحجام العناصر. وقد أجبر هذا على التحول من الأقنعة الفيلمية إلى الأقنعة الزجاجية، مما زاد التكاليف. [ 7 ]
نظرًا لاحتمالية تلف أي رقاقة معينة في أي مرحلة من مراحل التغطية، فإن فرصة وصول أي رقاقة إلى مرحلة الإنتاج دون تلف كانت تعتمد على عدد المراحل. [ 8 ] وقد حدّ هذا من تعقيد تصميمات الدوائر المتكاملة على الرغم من قدرة المصممين على استخدام طبقات أكثر بكثير. وكانت المعالجات الدقيقة ، على وجه الخصوص، تصميمات معقدة متعددة الطبقات ذات إنتاجية منخفضة للغاية، حيث لم ينتج عن كل عشرة أنماط على الرقاقة شريحة عاملة إلا واحد من كل عشرة أنماط. [ 9 ]
جهاز عرض صغير
يعود تاريخ جهاز Micralign إلى عقدٍ أُبرم عام 1967 مع القوات الجوية الأمريكية لتطوير جهاز محاذاة عالي الدقة. في ذلك الوقت، كانت القوات الجوية من أكبر مستخدمي الدوائر المتكاملة، والتي استُخدمت في العديد من أنظمة الصواريخ التابعة لها، ولا سيما صاروخ مينيوتمان . وكانت التكلفة، وخاصةً الوقت اللازم لطرح المنتج في السوق، مشكلةً كبيرةً سعت القوات الجوية إلى تحسينها. [ 10 ]
كان هناك نوع ثانٍ من أجهزة المحاذاة قيد الاستخدام، وهو جهاز المحاذاة التقاربي. وكما يوحي الاسم، كان هذا النوع يُبقي القناع قريبًا من الرقاقة بدلًا من التلامس المباشر. وقد حسّن هذا من عمر القناع وسمح بتصميم أكثر تعقيدًا، لكن كان له عيب يتمثل في أن تأثيرات الحيود حدّت من استخدامه في الميزات الكبيرة نسبيًا مقارنةً بأجهزة المحاذاة التلامسية. والأكثر إزعاجًا هو أنه كان يجب محاذاة القناع في ثلاثة محاور لجعله مسطحًا تمامًا بالنسبة للرقاقة، وهي عملية بطيئة للغاية، وكان لا بد من تثبيت القناع بطريقة تمنعه من الترهل. [ 10 ]
عملت القوات الجوية مع شركة بيركن-إلمر لسنوات عديدة في مجال البصريات الاستطلاعية، وعرضت قيادة المواد التابعة للقوات الجوية في قاعدة رايت-باترسون الجوية على الشركة عقدًا لدراسة إمكانية تحسين نظام إخفاء التقارب. [ 10 ] وكانت النتيجة جهاز العرض الدقيق (Microprojector). ويكمن سرّ التصميم في نظام عدسات مكون من 16 عنصرًا، يُنتج مصدر ضوء شديد التركيز. ويمكن للنظام الناتج إنتاج تفاصيل بدقة 2.5 ميكرومتر ، أي ما يعادل 100 مليون جزء من البوصة، وهو ما يُضاهي أفضل أجهزة محاذاة الأسنان التلامسية. [ 9 ]
على الرغم من فعالية النظام وتحقيقه للأهداف التي حددتها القوات الجوية، إلا أنه لم يكن عمليًا. [ 11 ] فمع وجود عدد كبير من العدسات، شكّل التشتت مشكلة كبيرة، وقد تمّت معالجتها عن طريق ترشيح جميع الأشعة فوق البنفسجية باستثناء نطاق واحد فقط بعرض 200 أنغستروم (خط G)، مما أدى إلى التخلص من معظم الضوء القادم من المصباح ذي قدرة 1000 واط. وقد جعل هذا أوقات التعريض أطول من تصاميم التقارب الموجودة. [ 9 ]
تمثلت مشكلة أخرى هامة في أن المرشحات كانت تحجب الضوء المرئي بالإضافة إلى الأشعة فوق البنفسجية، مما حال دون تمكن المشغلين من رؤية الرقائق أثناء عملية المحاذاة. ولحل هذه المشكلة، أضافوا نظامًا لتكثيف الصور ينتج صورة مرئية من الأشعة فوق البنفسجية يمكن استخدامها أثناء المحاذاة، إلا أن ذلك زاد من تكلفة الوحدة. [ 9 ]
مفهوم جديد
شعر هارولد هيمستريت، مدير قسم الإلكترونيات الضوئية آنذاك، أن شركة بيركن-إلمر قادرة على تطوير جهاز العرض المصغر. فاستعان بأبي أوفنر، كبير مصممي البصريات في الشركة، لإيجاد حل. قرر أوفنر استكشاف أنظمة تُركّز الضوء باستخدام المرايا بدلًا من العدسات، متجنبًا بذلك مشكلة التشتت. إلا أن المرايا تعاني من مشكلة أخرى، وهي الانحراف ، مما يُصعّب التركيز بالقرب من حواف المرآة. وبالنظر إلى الرغبة في الانتقال إلى رقائق السيليكون الأكبر حجمًا (3 بوصات)، فإن استخدام المرآة يُعدّ حلًا صعبًا رغم مزاياها. [ 9 ]
كان حل أوفنر هو استخدام جزء صغير فقط من نظام المرايا لتصوير القناع، وهو قسمٌ يضمن فيه التركيز الصحيح. كان هذا الجزء على طول حلقة رفيعة تمتد تقريبًا إلى منتصف المسافة من مركز المرآة الرئيسية. هذا يعني أن هذه الشريحة الصغيرة فقط من صورة القناع هي التي يتم تركيزها بشكل صحيح. يمكن استخدام هذا الحل إذا تم تكبير الضوء الناتج إلى حجم القناع، لكن رود سكوت اقترح بدلاً من ذلك استخدامه عن طريق مسح شريحة الضوء عبر القناع. [ 12 ]
يتطلب المسح الضوئي تسليط الضوء على طبقة المقاوم الضوئي لنفس المدة الزمنية اللازمة لتسليطه على الرقاقة بأكملها في جهاز محاذاة التلامس، مما يعني أن الماسح الضوئي سيكون أبطأ بكثير في التشغيل، لأنه يصور جزءًا صغيرًا فقط في كل مرة. مع ذلك، ولأن المرآة لا لونية، أمكن استخدام كامل خرج المصباح، بدلًا من نطاق ترددي ضيق. في النهاية، تعادل التأثيران، وأصبح زمن التصوير في النظام الجديد مماثلًا لأنظمة التلامس. [ 9 ]
قام جون بوسونغ ببناء نظام تجريبي لإثبات المفهوم يقوم بنسخ قناع على شريحة فوتوغرافية. وقد فاز هذا النظام بعقد آخر بقيمة 100 ألف دولار من القوات الجوية لإنتاج نموذج عملي. [ 13 ]
تصميم عملي
لم يكن مبلغ 100 ألف دولار كافيًا لإنتاج هذا النظام تجاريًا، لذا اضطر هيمستريت لإقناع الإدارة بتمويل تطويره. في ذلك الوقت، كان قسم آخر يطلب تمويلًا لتطوير مطبعة ليزرية، وهي نظام طباعة عملات عالي السرعة، واضطر هيمستريت للدفاع عن حقهم في التمويل بدلًا من ذلك المشروع. [ 14 ] عندما سأل مجلس الإدارة عن السوق المحتملة، اقترح أن تبيع الشركة 50 نظامًا، وهو اقتراح قوبل بالسخرية إذ لم يتخيل أحد الحاجة إلى 50 آلة من هذا النوع. [ 15 ] ومع ذلك، تمكن هيمستريت من الحصول على الموافقة على المشروع. [ 16 ]
في مايو 1971، شُكِّل فريق إنتاج بقيادة جيري باكلي، مصمم ميكانيكي، وديف ماركل، مهندس بصريات. تطلّب تصميم أوفنر الأصلي مسح القناع والرقاقة أفقيًا بنفس حركة مرور القناع فوق المنطقة النشطة لنظام المرآة. بدا هذا الأمر بالغ الصعوبة لتحقيق الدقة المطلوبة. [ 13 ] طوّر الفريق تصميمًا جديدًا حيث يُثبَّت كلٌّ من القناع والرقاقة على طرفي حامل على شكل حرف C، بزاوية قائمة على المرآة الرئيسية. تعكس مرايا جديدة الضوء بزوايا قائمة، بحيث تُترجم الحركة الرأسية للحامل إلى مسح أفقي فوق المرآة الرئيسية، ويقوم موشور سقفي بقلب الصورة النهائية بحيث لا يُنتج القناع والرقاقة صورًا معكوسة. من خلال تكبير حجم الحامل على شكل حرف C، يُنتج تدوير المجموعة محاكاة للمسح الأفقي بدقة كافية لتحقيق الدقة المطلوبة. استُخدم محمل مرن لتوفير حركة دورانية فائقة السلاسة. تفاخرت شركة بيركن-إلمر بأنه يمكن إلقاء حفنة من الرمل في آلية الماسح الضوئي وسيظل يعمل بكفاءة تامة. [ 17 ] لا يوجد أي سجل لعطل في الماسح الضوئي. [ 18 ]
اكتمل التصميم الميكانيكي الأساسي بحلول نوفمبر 1971. تمثلت الخطوة التالية في ابتكار مصباح قادر على إضاءة الجزء المنحني من المرآة بكفاءة. تواصلوا مع راي باكيت من شركة Advanced Radiation Corporation ، وبعد ساعتين من العمل، أنتج نموذجًا أوليًا لمصباح منحني. ثم صمم أوفنر مُجمِّعًا جديدًا يعمل مع الشكل المنحني. وبفضل استخدام معظم ضوء المصباح، استغرقت عملية المسح من 10 إلى 12 ثانية، وهو تحسن ملحوظ مقارنةً بالأنظمة القديمة. تمثلت المشكلة التالية في كيفية محاذاة القناع، نظرًا لأن النظام كان يركز ضوء الأشعة فوق البنفسجية فقط. تم حل هذه المشكلة بإضافة طبقة عازلة تعكس الأشعة فوق البنفسجية دون الضوء المرئي. استُخدم مصباح منفصل أثناء عملية المحاذاة، حيث يمر الضوء عبر العدسات إلى المجهر الذي يستخدمه المشغل لمحاذاة القناع. [ 17 ]
كان من المقرر إطلاق المنتج في صيف عام 1973. وفي إطار جهود التسويق قبل الإطلاق، أنتجت الشركة سلسلة من الرقاقات لشركة تكساس إنسترومنتس ، والتي استخدمتها لاحقًا كـ"رقاقات ذهبية" لعرضها على العملاء المحتملين. عرضت الشركة الرقاقات على شركة رايثيون التي رفضتها، وشركة ناشيونال سيميكوندكتور التي أعجبت بها، وشركة فيرتشايلد سيميكوندكتور التي قدمت صورًا مجهرية إلكترونية للرقاقات أظهرت أن حوافها "سيئة للغاية". وبحلول الوقت الذي عادوا فيه إلى مقر الشركة في نوركروس، أشارت رايثيون إلى أن المشكلة قد لا تكمن في جهاز المحاذاة نفسه، بل في طبقات المقاوم الضوئي. فأرسلت الشركة أحد مشغليها ذوي الخبرة إلى شركة بيركن-إلمر وبدأت في حل المشكلات العملية للتصنيع التي لم تكن الشركة قد واجهتها من قبل. [ 6 ]
ميكرولاين 100
كانت أول عملية بيع لما يُعرف الآن باسم Micralign 100 في عام 1974 لشركة Texas Instruments، التي دفعت 98,000 دولارًا أمريكيًا مقابل الجهاز، وهو ما يعادل 639,777 دولارًا أمريكيًا في عام 2025 ، أي ما يقارب ثلاثة أضعاف سعر أجهزة تقويم الأسنان المتطورة آنذاك. [ 19 ] وتلتها مبيعات لشركتي Intel و Raytheon . حافظت Intel على سرية نظامها، وتمكنت من طرح منتجات جديدة، ولا سيما أجهزة الذاكرة، بأسعار لم يستطع منافسوها مجاراتها. وانكشف السر أخيرًا عندما غادر عدد من موظفي Intel الشركة. [ 20 ]
كانت استراتيجية التسويق للعملاء الأوائل بسيطة؛ إذ يمكنهم استخدام أقنعة الطباعة الزجاجية الرئيسية الموجودة لديهم، أو ما يُعرف بـ"الشبكات"، دون الحاجة إلى طباعة أقنعة عمل على الإطلاق. وكانت الأقنعة تدوم حتى 100,000 استخدام بدلاً من 10. وبحلول العام التالي، كانت الشركة تعمل بكامل طاقتها الإنتاجية، ولديها طلبات متراكمة تكفي لمدة عام كامل. وبحلول عام 1976، كانت تبيع 30 قناعًا شهريًا. [ 21 ] المشكلة الوحيدة التي وُجدت خلال الاستخدام الأولي هي أن فترات التعريض الطويلة أدت إلى مشاكل جديدة تتعلق بالتمدد الحراري ، والتي تم حلها بالانتقال من زجاج الصودا والجير التقليدي إلى زجاج البوروسيليكات في صناعة الأقنعة. [ 22 ] [ ب ]
لم تكن الميزة الحقيقية هي خفض تكاليف الأقنعة، بل تحسين الإنتاجية. وقد أوضح تقرير صادر عام 1975 عن شركة أبحاث مستقلة المزايا المذهلة؛ فبفضل التخلص من مشاكل التلامس مع الأوساخ والتصاق المستحلب، تحسنت الإنتاجية بشكل كبير. بالنسبة للدوائر المتكاملة أحادية الطبقة البسيطة، مثل سلسلة 7400 ، ارتفعت الإنتاجية من 75% باستخدام الطباعة التلامسية إلى 90% باستخدام تقنية Micralign. وكانت النتائج أكثر إثارة للإعجاب بالنسبة للرقائق الأكبر حجمًا؛ إذ حققت رقاقة آلة حاسبة نموذجية بأربع وظائف إنتاجية 30% باستخدام الطباعة التلامسية، بينما حققت 65% باستخدام تقنية Micralign. [ 6 ]
لم تكن المعالجات الدقيقة مفيدة حقًا إلا بعد طرح جهاز Micralign. [ 23 ] حقق معالج Intel 8088 إنتاجية تقارب 20% على الأنظمة القديمة، وتحسنت إلى 60% على جهاز Micralign. [ 24 ] صُممت معالجات دقيقة أخرى منذ البداية خصيصًا للتصنيع على جهاز Micralign. تم إنتاج معالج Motorola 6800 باستخدام أجهزة محاذاة التلامس، وبيعت الوحدة الواحدة منه بسعر 295 دولارًا. لاحظ تشاك بيدل أن العملاء لن يقبلوا شراءه بهذا السعر، فصمم بديلًا منخفض التكلفة. عندما رفضت إدارة موتورولا تمويل تطويره، غادر بيدل الشركة وانتقل إلى MOS Technology . صُمم معالج MOS 6502 خصيصًا لجهاز Micralign، حيث سمح الجمع بين الإنتاجية العالية ومجموعة الميزات الأصغر بتحقيق تكلفة التصميم المستهدفة البالغة 5 دولارات للوحدة. طرحوا جهاز 6502 بعد عام واحد فقط من طرح جهاز 6800، وباعوه بسعر 25 دولارًا للوحدة الواحدة، ثم باعوا جهاز 6507 اللاحق مع شريحة دعم RIOT الخاصة بهم لشركة أتاري مقابل 12 دولارًا للزوج. [ 25 ]
الأجيال اللاحقة
أُدخلت عدة تحسينات على خط الإنتاج للتكيف مع التغيرات في سوق الدوائر المتكاملة. وكان من أوائل هذه التحسينات، في الطراز 110، إضافة وحدة تحميل رقائق آلية، مما سمح للمشغلين بتغطية العديد من الرقائق بسرعة في صف واحد.
كان الطراز 111 نموذجًا أحادي الرقاقة حلّ محل الطراز 100، وكان بالإمكان تعديله للاستخدام مع رقاقات بأحجام 2 أو 2.5 أو 3 بوصات، ومع أقنعة اختيارية بأحجام 4×4 أو 3.5×3.5 أو 3×3 بوصات. أما الطراز 120 فكان طرازًا من الطراز 111 مزودًا بخاصية التحميل التلقائي للرقاقات. بينما عمل الطراز 130 مع رقاقات بحجم 100 مم وأقنعة بأحجام 5×5 بوصات على نظام رقاقة واحدة، وأضاف الطراز 140 خاصية تحميل الرقاقات إلى الطراز 130. [ 26 ] ويمكن تعديل أي طراز موجود ليتوافق مع أحجام أخرى للرقاقات والأقنعة، أو إضافة خاصية تحميل الرقاقات، من خلال مجموعات التحويل. [ 27 ]
طُرح الجيل الثاني من جهاز Micralign في عام 1979. وقد وفّر هذا الجيل دقةً أعلى وإمكانية العمل مع رقاقات أكبر، ولكنه كان أغلى بكثير حيث بلغ سعره 250,000 دولار أمريكي، أي ما يعادل 1,109,010 دولار أمريكي في عام 2025. وقد عُوّض هذا السعر المرتفع بقدرته على طباعة عدد أكبر من الرقائق لكل رقاقة، وذلك بفضل صغر حجم الميزات. [ 28 ] وفي عام 1981، زاد طراز 500 من الإنتاجية إلى 100 رقاقة في الساعة، مما عوض سعره البالغ 675,000 دولار أمريكي، أي ما يعادل 2,390,419 دولار أمريكي في عام 2025 ، وذلك بفضل تحسين الإنتاجية. [ 28 ]
بحلول أوائل ثمانينيات القرن العشرين، كانت شركة بيركن-إلمر تسيطر سيطرة تامة على غالبية سوق أجهزة تقويم الأسنان، على الرغم من الجهود الحثيثة التي بذلتها العديد من الشركات لدخول هذا المجال. وبين عامي 1976 و1980، تضاعفت مبيعات الشركة الإجمالية ثلاث مرات لتصل إلى 966 مليون دولار، أي ما يعادل 3,774,656,704 دولار في عام 2025 ، منها 104 ملايين دولار من قسم الطباعة الحجرية الدقيقة، مما جعله أكبر أقسام الشركة وأكثرها ربحية بفارق كبير. [ 28 ]
الخروج من السوق
بينما كانت شركة بيركن-إلمر تُقدّم جهاز Micralign، كانت عدة شركات أخرى تعمل على حلول مختلفة لنفس المشكلة الأساسية المتمثلة في تركيز الضوء عبر رقائق السيليكون المتزايدة الحجم باستمرار. كانت شركة GCA، المعروفة سابقًا باسم Geophysical Corporation of America ، تعمل على مفهوم يركز على جزء صغير فقط من الرقاقة في كل مرة، مُكبّرةً صورة القناع بنسبة 10 إلى 1 تقريبًا، بحيث يُمكنها تسليط المزيد من الضوء عبر قناع أكبر بكثير، مُعوّضةً بذلك استخدامها لنطاق واحد فقط من الأشعة فوق البنفسجية. اشترت شركة IBM جهازًا من هذا النوع في نفس الوقت تقريبًا الذي طُرح فيه Micralign في السوق، لكنها تخلّت عن النظام وخلصت إلى أنه لن يكون فعالًا أبدًا. [ 29 ]
بحلول عام ١٩٨١، تمكنت شركة GCA من حل مشاكل نظام الطباعة المتدرجة. خلال تلك الفترة، اتجهت صناعة الرقائق الإلكترونية باستمرار نحو تصميمات أكثر كثافة وتعقيدًا. كانت دقة طابعة Micralign تتراجع، بينما سمح التكبير الإضافي في نظام GCA لها بالعمل بدقة أعلى. وبنفس السرعة التي أنهت بها طابعة Micralign مبيعات طابعات التلامس، أنهى نظام الطباعة المتدرجة من GCA مبيعات طابعة Micralign. ببساطة، لم تستمع شركة Perkin-Elmer لعملائها الذين كانوا يطالبون بدقة أعلى، وتجاهلت البحث والتطوير لأنظمة أحدث. [ ٣٠ ]
بدلاً من استخدام محركات الطباعة الخطوية، اعتمد جهاز بيركن-إلمر موديل 600 على تقنية "الأشعة فوق البنفسجية العميقة" (DUV) كحل لمشكلة الدقة. استخدمت شركة IBM هذه التقنية لتشغيل سلسلة من رقائق الذاكرة، ولكن لم يكن لدى أي شركة أخرى مقاومة ضوئية فعالة تعمل بتقنية DUV، ولم يشترِ النظام سوى عدد قليل من العملاء الآخرين. [ 31 ] [ 32 ] كانت محركات الطباعة الخطوية أبطأ بكثير من جهاز Micralign وأكثر تكلفة، لذا بدأت المبيعات ببطء شديد، [ 28 ] ولكن بحلول منتصف الثمانينيات، كانت محركات الطباعة الخطوية تستحوذ بسرعة على السوق. [ 33 ]
في محاولة للبقاء في السوق، استحوذت بيركن-إلمر عام 1984 على شركة سينسور، المتخصصة في أجهزة الطباعة الضوئية من ليختنشتاين . لم يحقق المنتج رواجًا كبيرًا في السوق، وعلى الرغم من إفلاس شركة جي سي إيه عام 1987، قررت بيركن-إلمر التخلي عن قسم الطباعة الحجرية الدقيقة وطرحه للبيع في أبريل 1989، إلى جانب قسم الطباعة الحجرية بشعاع الإلكترون . بيعت منتجات الطباعة الحجرية بشعاع الإلكترون بسرعة، لكن قسم أجهزة المحاذاة ظل قائمًا. في عام 1990، استحوذت عليه مجموعة وادي السيليكون (SVGL) في صفقة متعددة الأطراف شملت شركة آي بي إم، التي توسطت فيها شركة نيكون . [ 34 ] استحوذت شركة إيه إس إم إل القابضة على مجموعة وادي السيليكون عام 2001. [ 35 ]
ملحوظات
مراجع
الاقتباسات
- ↑ وارد، بول (4 يوليو 2009). "بيركن إلمر - نظام محاذاة قناع الإسقاط مايكرولاين" . مركز تاريخ الرقائق .
- ↑ ماركل 2007 ، 10:20.
- 1 2 3 مقدمة 2012 .
- ↑ PE 1978 ، ص. 2.
- ↑ كليلاند، أندرو (2013). أسس الميكانيكا النانوية: من نظرية الحالة الصلبة إلى تطبيقات الأجهزة . سبرينغر. ص 352. ISBN 9783662052877.
- 1 2 3 4 بوربانك 1999 ، ص 50.
- ↑ زانزال 2018 ، ص 9.
- ^ زنزال 2018 ، ص 10-11.
- 1 2 3 4 5 6 Burbank 1999 ، ص 46.
- 1 2 3 ماركل 2007 ، 2:00.
- ↑ ماركل 2007 ، 2:45.
- ↑ ماركل 2007 ، 5:20.
- 1 2 بوربانك 1999 ، ص 48.
- ↑ ماركل 2007 ، 8:45.
- ↑ ماركل 2007 ، 9:20.
- ↑ ماركل 2007 ، 9:40.
- 1 2 بوربانك 1999 ، ص 49.
- ↑ ماركل 2007 ، 17:30.
- ↑ بيس وتشو 2008 ، ص 251.
- ↑ ماركل 2007 ، 21:00.
- ↑ ماركل 2007 ، 10:00.
- 1 2 Zanzal 2018 ، ص. 11.
- ↑ ماركل 2007 ، 12:00.
- ↑ بوربانك 1999 ، ص 50-51.
- ↑ بيدل 2014 ، 58:30.
- ↑ PE 1978 ، ص 5.
- ↑ PE 1978 ، ص. 6.
- 1 2 3 4 نيويورك تايمز 1981 ، ص 31.
- ↑ ماركل 2007 ، 22:00.
- ↑ ماركل 2007 ، 22:15.
- ↑ ماركل 2007 ، 23:00.
- ↑ كتيب 1986. خطأ في ملف sfn: لا يوجد هدف: CITEREFBrochure1986 ( مساعدة )
- ↑ ماركل 2007 ، 25:30.
- ↑ ماركوف 1990 ، ص 7.
- ↑ "مساهمو مجموعة وادي السيليكون يوافقون على الاندماج مع شركة ASM Lithography Holding NV" . 7 فبراير 2001.
فهرس
- "مقدمة في الطباعة الضوئية" (ملف PDF) . المركز الإقليمي للغرب الأوسط لتعليم تقنية النانو. 29 أغسطس 2012.
- أنظمة محاذاة قناع الإسقاط Microalign (تقرير فني). بيركن-إلمر. سبتمبر 1978.
- "Canon - PLA 501F/FA Proximity Aligner" . تاريخ الشريحة .
- زانزال، أندرو (2018). "مقدمة في طباعة الأقنعة" . في: رزفي، سيد (محرر). دليل تكنولوجيا تصنيع الأقنعة الضوئية . مطبعة سي آر سي. الصفحات 3-16 . ISBN 9781420028782.
- بوربانك، دانيال (خريف 1999). "شبه استحالة صنع رقاقة إلكترونية" (ملف PDF) . الاختراع والتكنولوجيا . الصفحات 44-51 .
- بيس، آر. فابيان؛ تشو، ستيفن (فبراير 2008). "الطباعة الحجرية وتقنيات النقش الأخرى للإلكترونيات المستقبلية". وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 96 (2): 248-270 . doi : 10.1109/JPROC.2007.911853 . S2CID 207020180 .
- "بدأ النمو الكبير لشركة بيركن-إلمر بعقد بحث صغير" . صحيفة نيويورك تايمز . 18 يوليو 1981. ص 31.
- ماركوف، جون (16 مايو 1990). "وحدة بيركن ستبقى مملوكة للولايات المتحدة" . نيويورك تايمز . ص 7.
- ماركل، ديف (16 يونيو 2007). "جهاز محاذاة العرض: تطويره في شركة بيركن إلمر في سبعينيات القرن العشرين" ( مقابلة). أجراها دان هاتشيسون.
- "بيركن-إلمر - ميكرولاين 600" . يناير 1986.
- بيدل، تشاك (12 يونيو 2014). "التاريخ الشفوي لتشاك بيدل" (مقابلة). أجراها دوغ فيربيرن وستيفن دايموند.
- الطباعة الحجرية (التصنيع الدقيق)
- الآلات
