คาดการณ์การปฏิวัติเซมิคอนดักเตอร์รุ่นต่อไปของเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

อนาคตของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้จะเป็นอย่างไร?

ความตึงเครียดทางภูมิรัฐศาสตร์ที่ทวีความรุนแรงขึ้น ต้นทุนการดำเนินงานที่เพิ่มสูงขึ้น และการหยุดชะงักของห่วงโซ่อุปทานอันเนื่องมาจากการระบาดใหญ่ ได้เร่งให้อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เปลี่ยนไปสู่ภูมิทัศน์การผลิตที่หลากหลายมากขึ้น เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ได้กลายเป็นพรมแดนใหม่ที่สำคัญ
 

ในขณะที่ภูมิภาคนี้วางตำแหน่งตัวเองให้เป็นศูนย์กลางเซมิคอนดักเตอร์ระดับโลก ภูมิภาคนี้จะต้องรับมือกับความท้าทายที่ซับซ้อนมากมาย ตั้งแต่ขีดจำกัดเชิงปริมาณของการสร้างไปจนถึงการดำเนินการที่ใช้พลังงานมาก และความต้องการด้านความยั่งยืนที่เพิ่มมากขึ้น
 

นวัตกรรมของบริษัทฮิตาชิ ซึ่งรวมถึงการจัดการพลังงาน การขนส่งวัสดุ และระบบอัตโนมัติในการผลิต แสดงให้เห็นว่าแนวทางแบบบูรณาการสามารถรองรับการดำเนินงานด้านเซมิคอนดักเตอร์ในอนาคตได้อย่างไร โดยช่วยจัดการกับความท้าทายสำคัญที่อุตสาหกรรมกำลังเผชิญอยู่ในปัจจุบัน รวมถึงคำถามเร่งด่วนที่ว่า "อะไรจะเกิดขึ้นต่อไปในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่ยั่งยืน"

aการนำทางผ่านขีดจำกัดที่หดตัวลงของฟิสิกส์

ในขณะที่โหนดเซมิคอนดักเตอร์เข้าใกล้ขอบเขต 5 นาโนเมตรและ 2 นาโนเมตร ผลกระทบเชิงควอนตัม เช่น การอุโมงค์อิเล็กตรอน ความแปรผันของอะตอม และอัตราข้อบกพร่องที่เพิ่มมากขึ้น กำลังผลักดันการผลิตให้ถึงขีดจำกัดทางกายภาพและเศรษฐกิจ

เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ เครื่องมือมาตรวิทยาความแม่นยำสูง เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนมิติวิกฤต (CD-SEM) และกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) ของฮิตาชิ มอบความสามารถในการวัดระดับเม็ดละเอียดที่จำเป็นต่อการตรวจสอบและควบคุมกระบวนการเวเฟอร์ในระดับอะตอม เครื่องมือเหล่านี้ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถตรวจจับข้อบกพร่องได้ตั้งแต่เนิ่นๆ เพิ่มประสิทธิภาพมิติวิกฤต และเพิ่มผลผลิตโดยรวม ซึ่งเปลี่ยนความก้าวหน้าทางทฤษฎีให้กลายเป็นความเป็นเลิศในการปฏิบัติงาน
 

นอกเหนือจากเครื่องมือเหล่านี้แล้ว การประมวลผลความแม่นยำสูงที่ปฏิวัติประสิทธิภาพและประสิทธิภาพการใช้พลังงานก็มีความสำคัญเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ สถาปัตยกรรมใหม่ๆ เช่น การเรียงซ้อนชิป 3 มิติ การออกแบบที่ใช้ชิปเล็ต และการผสานรวมแบบต่างชนิด กำลังผลักดันให้อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ต้องเลิกใช้การปรับขนาดแบบเดิม
 

การเพิ่มประสิทธิภาพที่ขับเคลื่อนด้วย AI ยังช่วยเร่งการพัฒนากระบวนการด้วยโซลูชันการเรียนรู้ของเครื่องจักรขั้นสูงที่ช่วยปรับแต่งกระบวนการพลาสมาได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ลดรอบการทดสอบที่มีต้นทุนสูง และเพิ่มเสถียรภาพของกระบวนการสำหรับโหนดรุ่นถัดไป
 

โรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้จำเป็นต้องเตรียมความพร้อมรับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ด้วยการลงทุนในเทคโนโลยี advanced packaging ระบบ metrology ความละเอียดสูง และการทำงานด้าน R&D ร่วมกัน โซลูชันด้าน nano และ core technology ของ Hitachi รวมถึงเทคโนโลยี electron microscopy, atomic force microscopy และแพลตฟอร์มปรับแต่งกระบวนการผลิตด้วย AI (AI-powered recipe optimisation) ช่วยสนับสนุนกระบวนการผลิตที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของสถาปัตยกรรมรุ่นถัดไป

การเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลที่แกนหลัก

การเปลี่ยนผ่านสู่ระบบดิจิทัลเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาโรงงานแห่งอนาคต การรวบรวมข้อมูลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น การผสานรวมอุปกรณ์ การทดสอบที่รัดกุม หรือการจำลองสถานการณ์เพื่อการปฏิบัติตามข้อกำหนด ล้วนเป็นสิ่งจำเป็นต่อการเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงาน กระบวนการเหล่านี้สามารถกระชับยิ่งขึ้นได้ด้วยโซลูชันการเชื่อมต่อโฮสต์บน (Upper Host Connectivity) ที่สอดคล้องกับมาตรฐาน EDA ของฮิตาชิ GEM300 และ EDA รวมถึง CyberSIM Host & Equipment Simulator ของฮิตาชิ

นอกจากนี้ เครื่องมือบำรุงรักษาอัจฉริยะที่ขับเคลื่อนด้วย AI ยังช่วยให้วิศวกรสามารถวินิจฉัยแบบเรียลไทม์และฝึกอบรมเสมือนจริง ช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์และลดระยะเวลาหยุดทำงานที่ไม่ได้วางแผนไว้ ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นในการดำเนินงานเท่านั้น แต่ยังสนับสนุนแนวทางเศรษฐกิจหมุนเวียนด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้สินทรัพย์ให้สูงสุดอีกด้วย

ด้วยระบบจัดการสูตรที่ครอบคลุมและระบบอัตโนมัติการผลิตอัจฉริยะ โซลูชันของฮิตาชิช่วยให้โรงงานต่างๆ สามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ เพิ่มความโปร่งใสในการปฏิบัติงาน และส่งมอบประสิทธิภาพ ESG ที่วัดผลได้

ระบบอัตโนมัติและการทำงานร่วมกันระหว่างมนุษย์และเครื่องจักร

โซลูชันหุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ (AMR) ของฮิตาชิเป็นตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงนี้ โดยทำให้ระบบโลจิสติกส์ภายในของเวเฟอร์และวัสดุภายในสภาพแวดล้อมห้องคลีนรูมเป็นระบบอัตโนมัติ AMR เหล่านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงาน ลดความเสี่ยงจากการปนเปื้อน และให้ข้อมูลการตรวจสอบย้อนกลับซึ่งจำเป็นต่อการควบคุมคุณภาพ

นอกจากโซลูชันโมบิลิตี้เหล่านี้แล้ว ยังมีโมดูล Equipment Front-End Module (EFEM) ของฮิตาชิ ซึ่งออกแบบมาเพื่อมอบการจัดการเวเฟอร์และแผงที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพในขั้นตอนการผลิตที่สำคัญ EFEM สอดคล้องกับมาตรฐาน SEMI GEM300 อย่างครบถ้วน จึงรับประกันการทำงานร่วมกันได้อย่างราบรื่นตลอดสายการผลิต การกำหนดค่าที่ปรับแต่งได้ช่วยให้สามารถทำงานร่วมกับเครื่องมือกระบวนการที่หลากหลายได้ เช่น การพิมพ์หิน การบำบัดด้วยพลาสมา และการประมวลผลด้วยเลเซอร์ นอกจากโซลูชันโมบิลิตี้เหล่านี้แล้ว ยังมีโมดูล Equipment Front-End Module (EFEM) ของฮิตาชิ ซึ่งออกแบบมาเพื่อมอบการจัดการเวเฟอร์และแผงที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพในขั้นตอนการผลิตที่สำคัญ EFEM สอดคล้องกับมาตรฐาน SEMI GEM300 อย่างครบถ้วน จึงรับประกันการทำงานร่วมกันได้อย่างราบรื่นตลอดสายการผลิต การกำหนดค่าที่ปรับแต่งได้ช่วยให้สามารถทำงานร่วมกับเครื่องมือกระบวนการที่หลากหลายได้ เช่น การพิมพ์หิน การบำบัดด้วยพลาสมา และการประมวลผลด้วยเลเซอร์

Sustainable Energy Management

โรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์เป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานและน้ำมากที่สุดในโลก ตั้งแต่การรักษาสภาพแวดล้อมที่สะอาดเป็นพิเศษไปจนถึงการใช้งานเครื่องมือพิมพ์หินและกัดกรดที่ใช้พลังงานสูง ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

ในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ การเปลี่ยนแปลงสู่การผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นต้องการการจัดการพลังงานอย่างชาญฉลาด สวิตช์เกียร์ EconiQ® SF6-Free ของฮิตาชิ ช่วยให้โรงงานลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ด้วยการแทนที่ก๊าซฉนวนแบบดั้งเดิมด้วยทางเลือกที่มีประสิทธิภาพเชิงนิเวศ เพื่อสนับสนุนเป้าหมาย ESG ระดับโลก

ควบคู่ไปกับระบบ TXpert™ Digital Transformer Ecosystem ของฮิตาชิ ซึ่งมอบการตรวจสอบแบบเรียลไทม์และการวิเคราะห์เชิงคาดการณ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานและปรับปรุงความยืดหยุ่นของระบบโครงข่ายไฟฟ้า โซลูชันอย่าง Grid-eXpand™ ยังช่วยให้สามารถเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้าแบบโมดูลาร์สำเร็จรูป เร่งการบูรณาการพลังงานหมุนเวียนและลดความเสี่ยงในการก่อสร้าง

Material Supply Chain Resilience

การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขึ้นอยู่กับเครือข่ายวัตถุดิบทั่วโลก ซึ่งรวมถึงก๊าซหายาก สารเคมีเฉพาะทาง และโลหะมีค่า การหยุดชะงักของห่วงโซ่อุปทานเหล่านี้ ไม่ว่าจะเป็นด้านภูมิรัฐศาสตร์ โลจิสติกส์ หรือกฎระเบียบ ล้วนก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการดำรงอยู่ของกระบวนการผลิต

โซลูชัน Value and Supply Chain ของฮิตาชิ ช่วยให้ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์สามารถเสริมสร้างเครือข่ายการจัดซื้อและโลจิสติกส์ ปรับปรุงการตรวจสอบย้อนกลับวัตถุดิบ การจัดหาอย่างมีจริยธรรม และความยืดหยุ่นของห่วงโซ่อุปทาน ด้วยการผสานรวม AI และการติดตามที่ขับเคลื่อนด้วยบล็อกเชน โซลูชันเหล่านี้จึงมอบการมองเห็นข้อมูลแบบครบวงจร ช่วยให้โรงงานสามารถคาดการณ์การหยุดชะงักและรับรองการปฏิบัติตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมและจริยธรรม

ด้วยการบูรณาการระบบการจัดการสูตร ระบบอัตโนมัติอัจฉริยะ และการวินิจฉัยแบบเรียลไทม์ โซลูชันของฮิตาชิจึงทำให้โรงงานต่างๆ สามารถสร้างสมดุลระหว่างเป้าหมายด้านประสิทธิภาพกับการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบและพันธสัญญา ESG ได้

สู่การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่ยั่งยืน

ความยั่งยืนกลายเป็นสิ่งสำคัญอันดับต้นๆ ในระดับคณะกรรมการบริหาร ปัจจุบันโรงงานต่างๆ มีหน้าที่ในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน อนุรักษ์น้ำ ลดของเสีย และปรับปรุงความโปร่งใสในการดำเนินงาน

คอมเพรสเซอร์สกรูแบบปลอดน้ำมันของฮิตาชิที่เป็นไปตามมาตรฐานการรับรองคลาส '0' และโซลูชันการตรวจสอบอากาศอัดที่ขับเคลื่อนด้วย IoT ช่วยให้โรงงานผลิตสามารถปรับการใช้พลังงานให้เหมาะสม ลดการปล่อยมลพิษ และรับรองการจ่ายอากาศสะอาดอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับกระบวนการผลิตที่ละเอียดอ่อนของพวกเขา

จินตนาการถึงโรงไฟฟ้าเซมิคอนดักเตอร์แห่งเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

ด้วยการจัดการกับความท้าทายด้านเทคโนโลยี สิ่งแวดล้อม และภูมิรัฐศาสตร์อย่างครอบคลุม เอเชียตะวันออกเฉียงใต้จึงสามารถวางตำแหน่งตัวเองไม่เพียงแค่เป็นจุดหมายปลายทางด้านการผลิตเท่านั้น แต่ยังเป็นศูนย์กลางการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ระดับโลกอีกด้วย

นับตั้งแต่ก่อตั้งในช่วงต้นทศวรรษ 1900 ฮิตาชิเป็นผู้นำในการบุกเบิกนวัตกรรมเพื่อพัฒนามนุษยชาติ ด้วยจิตวิญญาณแห่งนวัตกรรมนี้และโซลูชันแบบบูรณาการ โรงงานในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้จึงสามารถพัฒนาได้อย่างชาญฉลาด สะอาดขึ้น และมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

รับภาพรวมที่ครอบคลุมของโซลูชัน Hitachi ได้ที่งาน SEMICON SEA 2025!

วันที่เผยแพร่: กันยายน 2568 (ที่มา Industrial Automation Asia article).