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Nikon Oggi : Stepper


Immagine Allegata: apertura.jpg


Sempre nell'ottica di esplorare le molteplici attività di Nikon al di fuori del campo immagine, veniamo al cuore della produzione industriale che si divide tra gli strumenti di misura e gli strumenti di precisione.

Gli strumenti di precisione sono essenzialmente le macchine destinate alla progettazione e alla produzione di circuiti integrati per l'industria dei semiconduttori. Quelli che gli anglofoni chiamano microchip.

Nikon Precision é la divisione di Nikon che si occupa di questo comparto.

Non a caso il quartier generale di Nikon Precision non é in Giappone.Le sue due sedi sono ubicate a Belmont, in California e a Langen, in Germania.

Occupa nel complesso 900 dipendenti e fattura quasi 300 miliardi di Yen pari al 34% dell'intero fatturato consolidato di Nikon, contro i 450 miliardi di Yen di fatturato del comparto immagine.

E' singolare che questi 300 miliardi di fatturato corrispondono a solamente 300 macchine vendute mentre nel settore immagine, Nikon ha dovuto vendere 8.000.000 di Coolpix, 2.000.000 di reflex e 2.600.000 obiettivi per fare 450 miliardi di fatturato.

Oltre alla progettazione e vendita dei macchinari, Nikon si occupa anche del training del personale delle aziende clienti. Il centro di training é in California.
Lo scopo é di consegnare ai clienti sistemi chiavi in mano, sviluppati per le specifiche esigenze di ogni singolo cliente con una assistenza sette giorni su sette e 24 ore al giorno curata con sistemi online.

Non si tratta di di cosa da poco considerando che i clienti di Nikon Precision sono i principali colossi del comparto semiconduttori e quindi i vari Samsung, Infineon, Amd, Intel, Motorola, Toshiba, National, Hitachi, Sony etc. etc.
Oltre ai microchip (processori e circuiti di memoria) con gli stepper Nikon vengono prodotti anche i sensori per le fotocamere e i pannelli LCD.
Il procedimento é simile e la tecnologia é la stessa anche se i campi di applicazione sono diversi.

Le macchine - di cui forniremo alcuni dettagli superficiali - sono complessi in grado di produrre la matrice litografica e trasferirla sul wafer di silicio riproducendo le piste di contatto con gli opportuni livelli di metallizzazione (queste macchine sono definite "stepper". Il termine deriva dalla presenza di motori micrometrici di precisione che muovono in maniera infinitesimale la tracciatrice dei circuiti) e in seconda battuta la verifica della qualit? del prodotto (scanner) per valutare il grado di difetti introdotti dal processo.

Una precisazione, queste macchine microlitografiche lavorano con una precisione inimmaginabile dovendo riprodurre tracce che sono distanziate solamente pochi nanometri (milionesimi di millimetro). Ovvero a dimensione più vicine a quelle molecolari che a quelle degli strumenti di misura tradizionali.
In questo ambito una miccolissima impurit? o anche una lieve variazione di tensione produce piste difettose che devono essere marcata e quindi scartate nella fase di ritaglio del wafer.

Ovviamente Nikon Precision lavora anche per Nikon. Oltre alla tecnologia per la progettazione dei microchip presenti nelle fotocamere e nei dispositivi fotografici, dalle ricerche di Nikon Precision ? recentemente derivato il procedimento di rivestimento delle lenti denominato Nano Crystal Coat.

Attualmente ci sono circa 7.630 macchine per microfotolitografia Nikon operative al mondo, in grado di produrre microchip con dimensioni delle piste tra 280 nm e 45 nm.
Da quando Nikon ha prodotto il primo apparecchio di questo genere al mondo nel 1980 (l' NSR-1010G), più della metà di tutti i microchip prodotti al mondo sono stati prodotti con macchine Nikon !

Attualmente Nikon sta sviluppando con Intel la nuova generazione di macchine per la prossima generazione di microprocessori con tecnologia a 32 nm.
I piani di sviluppo prevedono di arrivare ai 13 nm entro il 2013 con processi di scrittura utilizzando raggi UV e laser :


Immagine Allegata: lithography_graph.gif



Le macchine si dividono in diverse famiglie a seconda che funzionino a secco o ad immersione a liquido.

In parallelo a queste ci sono gli stepper per la produzione di pannelli LCD di grandi dimensioni. Nikon sta al momento sperimentando tecniche di sviluppo che consentano di produrre pannelli di più ampie dimensioni stampate in più passate mantenendo lo stesso livello di qualit? di quelle a passata singola.
Il nuovo procedimento consentirà di produrre pannelli a cristalli liquidi di dimensioni grandi (quasi) a piacere.

La macchina di punta introdotta nel 2007 per i processi a 45 nm ad immersione é la NSR610C :

Immagine Allegata: NSR_S610c_bkg.jpg

questa macchina é già predisposta per un rapido upgrade alla tecnologia a 32 nm appena sarà disponibile.

Che si aggiunge al NSR-S609C per i processi tra 55 e 45 nm :

Immagine Allegata: NSR_S609b_bkg.jpg

Seguono gli scanner di precisione a UV come questo :

Immagine Allegata: nsr_s310f.jpg

Ed infine la linea leggera :

Immagine Allegata: nsr_sf155.jpg

Insomma, Nikon dimostra anche in un campo eccezionalmente evoluto come la produzione di microchip e circuiterie miniaturizzate come la lunga tradizione ottica partita nel 1917 per le necessità dell'industria bellica giapponese, possa essere messa a disposizione delle più avanzate necessità industriali.

Al confronto degli investimenti e delle specializzazioni necessarie per mantenere la leadership mondiale in questi campi (sono innumerevoli i brevetti registrati e le white-paper pubblicate da Nikon Precision) quelle necessarie per la fotografia fanno un pò sorridere e ci fanno capire come siano solamente i limiti imposti dal costo di un singolo strumento (la nostra fotocamera o il nostro obiettivo) che frenano Nikon nello sviluppo.

In questo campo abbiamo infatti l'estrema frontiera di utilizzo di laser, interferometri, rifrattometri e tutti i dispositivi ottici disponibili insieme a quelli della micromeccanica di precisione e dell'elettronica di controllo su oggetti di costo unitario elevato, come lo furono i telemetri della Yamato del 1941.
Insomma Nikon si dimostra sempre coerente con se stessa e la sua lunga storia.

Per eventuali approfondimenti sulla tecnologia ad immersione



http://private.trainzitalia.com/rudolf/nikon/stepper.swf




10 Comments

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Bernardo Gattabrìa
gen 22 2013 14:09
Molto interessante, Mauro. Neanche sapevo che Nikon si interessasse nella produzione di apparecchiature per la produzione di microchip....
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~ Fabio Desmond ~
gen 23 2013 11:10
Collabora con Intel, dunque gli ARM non c'entrano nulla con Nikon?
Ovvero, Nikon non si è ancora buttata sui chip a basso consumo per tablet/smartphone? (anche se Intel sta iniziando a farlo)
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Mauro Maratta
gen 23 2013 11:34

Collabora con Intel, dunque gli ARM non c'entrano nulla con Nikon?
Ovvero, Nikon non si è ancora buttata sui chip a basso consumo per tablet/smartphone? (anche se Intel sta iniziando a farlo)


Nikon vende a tutti i produttori di chip a prescindere da quali famiglie di microchip essi producono.
Spesso vende i macchinari necessari per produrre anche i propri chip ;)
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~ Fabio Desmond ~
gen 23 2013 18:27

Nikon vende a tutti i produttori di chip a prescindere da quali famiglie di microchip essi producono.
Spesso vende i macchinari necessari per produrre anche i propri chip ;)

Sì ok, ma dato che i nuovi processori per smart/tablet sono di concezione molto diversa dagli Intel mi chiedevo se su questo lato (che faccia i microchip, o le macchine per fabbricarli) sia all'avanguardia oppure no ;)
mah.. non per partigianeria.. ma a quanto ne sò.. nikon è all'avanguardia, nella produzione di stepper.. non sono poi molte le industrie che le possano sat dietro.. per ora...
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Mauro Maratta
gen 30 2013 08:32

Sì ok, ma dato che i nuovi processori per smart/tablet sono di concezione molto diversa dagli Intel mi chiedevo se su questo lato (che faccia i microchip, o le macchine per fabbricarli) sia all'avanguardia oppure no ;)


Fabio, i microchip sono tutti uguali. Con le macchine per microfotolitografia Nikon (gli stepper) si fa ogni genere di microchip, dal più semplice (memorie) al più complesso (multi-core), passando per qualsiavoglia altra architettura.

Sono macchine per la stampa, di grande qualità ma che - come per le stampanti su carta - non influenzano la verve poetica ci chi scrive un romanzo o pensa una fotografia che poi verranno stampati con quelle stampanti ;)

Come ho scritto nell'articolo, Nikon Precision ha sede in California (vicino a San Jose, Silicon Valley ?) ed ha sede secondaria in Germania (vicino a Siemens/Infineon). E non è un caso.

Guarda la lista delle ultime news :

Immagine inserita Nikon and A*STAR Institute of Microelectronics to Collaborate on Advanced Litho Technology
Immagine inserita Nikon Ships New Immersion Scanner Delivering Industry-Leading Performance and Productivity
Immagine inserita Nikon Announces New Dry ArF Scanner Delivering World-Class Overlay and Productivity
Immagine inserita Nikon Supports SEMI HTU in Helping Students Recognize Rewarding Science-Based Careers
Immagine inserita Nikon Corporation Receives Intel's Preferred Quality Supplier Award
Immagine inserita Nikon Corporation Receives Intel's Prestigious Supplier Continuous Quality Improvement Award
Immagine inserita Recent News About Patent Litigation
Immagine inserita Nikon Corporation to Build Two New Buildings for Production of IC Steppers and Scanners
Immagine inserita Nikon Corporation Receives Intel's Preferred Quality Supplier Award
Immagine inserita Nikon Announces ArF immersion Scanner for Double Patterning
Immagine inserita Nikon and KLA-Tencor Announce New Overlay Solution
Immagine inserita Nikon Announces High Throughput i-Line Stepper
Immagine inserita Nikon Ships Immersion Scanners to All Major Semiconductor Manufacturing Regions of the World

con il passaggio completo ai 22 nm, lo standard di mercato attuale :)
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~ Fabio Desmond ~
gen 30 2013 14:41
Comprendo, i problemi che mi pongo sono cose a posteriori rispetto alle macchine con cui si fanno i microchip :)
a pensare quanto è grande un nanometro... mi vengono i brividi.. ma sopratutto al pensiero delle tolleranze di lavoro.. se si vuole " stampare " a 22 nanometri... :GrattaTesta:

Brrrrrrrrrr Brrrrrrr Brrrrrr :GrattaTesta: :GrattaTesta:
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Mauro Maratta
gen 31 2013 09:02
Immagine Allegata: pic_01.jpg

Lo scanner Nikon NSR-S621D in consegna alle principali industrie dei semiconduttori, consente di produrre 200 wafer l'ora (con 125 esposizioni per wafer) e un margine di errore inferiore ai 2 nanometri ;)

Ovviamente in questo campo, diversamente da quello fotografico, Nikon rende nota anche la propria roadmap con 4/5 di anni di anticipo :

Immagine Allegata: news1-2L.gif

anche perchè i suoi clienti (Intel, AMD, Samsung, Toshiba tra gli altri), per introdurre nuove famiglie di processori, hanno bisogno di conoscere la disponibilità delle nuove tecnologie di Nikon per pubblicare a loro volta le loro roadmap ...
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Mauro Maratta
feb 12 2013 14:12
Attualmente (ultimi dati di bilancio) il peso della divisione Strumenti di Precisione di Nikon che dieci anni fa pesava per il 45% del fatturato, ammonta a solo il 17% del totale.
Un pò per effetto della crescita dei volumi del settore imaging, un pò per la contrazione del mercato dei semiconduttori più affetto dalla crisi mondiale rispetto alla fotografia.

Nell'ultimo periodo Nikon ha consegnato 42 stepper contro 7 milioni di fotocamere ad obiettivi intercambiabili, 17 milioni di Coolpix e quasi 10 milioni di obiettivi vari.

Come dire che oramai Nikon è una società quasi esclusivamente mono-segmento e legata all'andamento del mondo della fotografia.

E infatti il warning della settimana scorsa scaturito dal dimezzamento degli utili, ha prodotto il crollo del titolo in borsa ...
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