🏭 Modül 7 · Üretim ve Ekosistem · Bölüm 7.1 · 9 dk okuma

Temiz Oda ve ISO Sınıfları

SIDRA atölyesinin fiziksel kurallı ortamı — partikül yok, hayat var.

Önkoşul

Bu bölümde öğreneceklerin

  • ISO 14644 temizoda sınıflarını ve gereksinimleri say
  • SIDRA atölyesinin (UNAM) Class 5 spec'ini detayla
  • Hava filtreleme, basınç, sıcaklık, nem kontrolünü açıkla
  • Operatör protokolleri (gown, glove, hareket) tanı
  • Y10 mini-fab Class 4 hedeflerini söyle

Açılış: Toz = Çip Ölümü

Modül 2.9’da gördük: 0.5 µm bir partikül 5 hücreyi kapatır. Y1’in 100 nm hücreleri için kritik partikül 50 nm üstü. Temizoda olmadan SIDRA imkânsız.

Bu bölüm SIDRA atölyesinin fiziksel ortamını anlatır: ISO sınıfı, hava sistemi, operatör disiplini.

Sezgi: Hava Bile Disiplinli

Normal oda hava: 1 m³’te ~10⁹ partikül (0.5 µm üstü).

Temizoda Class 5: ~3520 partikül/m³ (300,000× az).

Class 4: ~352/m³.

Class 1: ~10/m³ (extreme, EUV litografi).

SIDRA atölyesi (UNAM): Class 5. Y10 mini-fab hedefi: Class 4.

Formalizm: ISO 14644 ve Atölye Dizaynı

L1 · Başlangıç

ISO 14644-1 (2015) sınıfları:

Sınıf0.1 µm0.5 µm5 µmTipik kullanım
ISO 110--EUV litografi (TSMC 5 nm)
ISO 31000--Front-end CMOS
ISO 410K352-BEOL, modern AI çip
ISO 5100K3520-SIDRA Y1 (atölye)
ISO 61M35K290Eski yarı iletken
ISO 710M350K2900Tıbbi cihaz

SIDRA Y1 atölyesi (UNAM):

  • Toplam alan: 100 m².
  • Class 5 tüm temizoda.
  • 2 ALD reaktör (HfO₂).
  • 1 DUV litografi (193 nm).
  • 1 ICP-RIE etch.
  • 1 CMP istasyon.
  • 1 metallization (PVD Cu, sputter).
L2 · Tam

Hava filtreleme:

HEPA (High-Efficiency Particulate Air): %99.97 partikül 0.3 µm tutar. ULPA (Ultra-Low): %99.999 0.12 µm.

Class 5 için HEPA yeter. Class 4 için ULPA.

Tavandan zemine laminar flow (yatay hava akışı yok). Operatör + ekipman partikülü zemine taşınır, oradan vakum/dönüşüm.

Basınç:

Temizoda dış mekândan pozitif basınç (15-30 Pa). Kapı açılınca hava dışa çıkar, içeri pislik girmez.

Sıcaklık + nem:

Sıcaklık: 21°C ± 1°C (operatör konforu + cihaz stabilite). Nem: %45 ± 5% (statik elektrik kontrol).

Operatör protokolleri:

  1. Bonzai (gown room) — sıralı:
    • Ayakkabı çıkar.
    • Bone (bone-cap).
    • Gözlük + maske.
    • Coverall (full-body bunny suit).
    • 2 kat eldiven.
    • Bot.
  2. Air shower (30 sn) — partikül üfle.
  3. Temizoda giriş.

Operatör tek başına 1 milyon partikül/dakika çıkarır (bone-cap olmadan). Bu rakam tam giyimle %99 azalır.

L3 · Derin

Atölye yatırım maliyeti:

Class 5 100 m² atölye:

  • Bina + altyapı: $2M.
  • HEPA + hava sistemi: $500K.
  • ALD reactor (2): $1M.
  • DUV litografi: $5M (kullanılmış 193 nm).
  • ICP-RIE: $300K.
  • CMP: $200K.
  • PVD: $400K.
  • Test ekipmanları: $500K.
  • Toplam: ~$10M.

UNAM (Bilkent Üniversitesi) altyapısı kullanılarak SIDRA için ~$3-5M ek yatırım. Devlet desteği önemli.

İşletme maliyeti:

  • Personel (10 mühendis + 5 teknisyen): $1M/yıl.
  • Sarf (kimyasal, gaz, elektrik): $500K/yıl.
  • Bakım: $300K/yıl.
  • Yıllık: ~$2M.

100K çip/yıl üretim → çip başı ~$20 atölye payı.

Class 4 mini-fab (Y10 hedef):

10× büyük, 1000 m² Class 4 + 100 m² Class 3 (özel adımlar):

  • Bina: $20M.
  • Ekipman: $50M (yeni, daha büyük).
  • Toplam: $70M.

Türkiye ulusal yatırım gerekli. ASELSAN + TÜBİTAK + üniversite konsorsiyum.

Class 1 fab (Y100):

EUV litografi + tam fab:

  • Bina: $500M.
  • ASML EUV (1 sistem): $200M.
  • Diğer ekipman: $1B.
  • Toplam: $5B+.

Bu boyut Türkiye için stratejik karar. 2030 sonrası realistik.

Deney: UNAM Atölyesi Bir Gün

Sabah 08:00:

  • Operatör gown room’da hazırlanır (15 dk).
  • Air shower geçer.
  • Temizoda girer.

08:30 - 12:00:

  • Wafer hazırla, ALD ile HfO₂ depozisyon (2 saat).
  • DUV litografi maskeleme (1 saat).

12:00 - 13:00:

  • Öğle. Operatör tüm protokolü tersine yapar (gown çıkar, dışarı çıkar).

13:00 - 17:00:

  • ICP-RIE etch (1 saat).
  • CMP planarizasyon (1 saat).
  • PVD Cu (1 saat).
  • Test ölçüm (1 saat).

17:00:

  • Atölyeden çıkış protokolü.

Günlük çıktı: 1-2 wafer (her wafer 38 die × 2 hafta süreç).

Yıllık: ~3700 wafer = 100K çip kapasitesi. Modül 7.4’te detay.

Kısa Sınav

1/6ISO Class 5 temizoda partikül limiti nedir?

Laboratuvar Görevi

UNAM atölyesi günlük üretim ölçeği.

Veri:

  • Atölye 5 günde 1 wafer üretir (5 wafer/hafta).
  • Yıllık 50 hafta × 5 = 250 wafer/yıl (UNAM şu anki kapasite).
  • Wafer başı 38 die × %75 yield = 28 çip.
  • Yıllık: 250 × 28 = 7000 çip.

Sorular:

(a) Hedef 100K çip/yıl için kaç atölye? (b) Ya da kaç wafer/hafta hedeflenmeli? (c) Mini-fab (1000 m²) ne kadar üretebilir?

Çözümler

(a) 100K / 7000 = 14 atölye. Türkiye’de UNAM gibi 14 üniversite atölyesi yapılabilir, ama dağılım ekonomik değil.

(b) 100K çip / 28 = 3570 wafer/yıl = 70 wafer/hafta = 14 wafer/gün. UNAM’ın 14 katı. Tek atölye genişletilmesi $50M+.

(c) Mini-fab (Class 4, 1000 m²): 100 wafer/gün × 50 hafta = 35K wafer/yıl = 1M çip. Y10 nesil için ideal kapasite.

Sonuç: SIDRA Y1 küçük seri için UNAM atölyesi yeter. Y10’da mini-fab gerekli. Türkiye’de 1-2 mini-fab kurulumu 2028-2030 arası gerçekçi.

Özet Kart

  • ISO 14644-1: temizoda standartı, sınıf = partikül/m³.
  • SIDRA Y1: ISO 5, UNAM atölye.
  • Y10 mini-fab: ISO 4 hedef, $70M yatırım.
  • Y100 fab: ISO 1 + EUV, $5B+.
  • Operatör protokol: gown + air shower + tam tedbir.
  • Üretim: 100K çip/yıl Y1 atölye kapasitesi.

Vizyon: Türkiye'de Yarı İletken Bağımsızlığı

  • Y1 (2026): UNAM atölye, küçük seri.
  • Y3 (2028): UNAM 2× büyütme, 200K/yıl.
  • Y10 (2030): Mini-fab (Ankara/Antalya), 1M/yıl. ASELSAN + TÜBİTAK ortak.
  • Y100 (2035): Tam fab. Devlet stratejik yatırım. EUV gerekirse.
  • Y1000: çoklu fab + global ihracat.

Daha İleri