ซิลิคอนโมโนคริสตัลลีน กับ โพลีคริสตัลลีน ซิลิคอน ชิ้นส่วน กระบวนการผลิต ต้นทุน และความยากง่าย

ซิลิคอนเวเฟอร์: ผลิตได้ยากและมีอุปสรรคสูง บทความนี้จะแนะนำกระบวนการผลิตเทคโนโลยีซิลิคอนเวเฟอร์ การวิเคราะห์ต้นทุนการผลิต และอุปสรรคหลักโดยเฉพาะ

กระบวนการผลิตเวเฟอร์ซิลิคอน

วัตถุดิบของซิลิคอนเวเฟอร์คือควอตซ์ ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าทราย ซึ่งสามารถขุดได้ในธรรมชาติโดยตรง กระบวนการผลิตแผ่นเวเฟอร์สามารถทำได้ในไม่กี่ขั้นตอน Deoxygenation purification, refining โพลีโพรลีลีน โปร, ซิลิลีลีลลคี, เวเฟอร์, เวเฟอร์, บรรจุภัณฑ์, เวเฟอร์, สไลซ์, เวเฟอร์, สไลซ์, เวเฟอร์, สไลซ์, เวเฟอร์, สไลซ์ และอื่นๆ

Deoxidation และการทำให้บริสุทธิ์: วัตถุดิบของโรงงานผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนคือแร่ควอทซ์ และวัตถุดิบหลักของแร่ควอทซ์คือซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) ขั้นแรก แร่ควอทซ์ถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการกำจัดออกซิเจน กระบวนการหลักคือการคัดแยก การแยกด้วยแม่เหล็ก การลอยตัว การกำจัดแก๊สที่อุณหภูมิสูง และอื่นๆ ขจัดสิ่งเจือปนหลักในแร่เป็นหลัก เช่น เหล็ก อะลูมิเนียม และสิ่งสกปรกอื่นๆ การกลั่นโพลีโพรไฟล์ลีน : หลังจากได้รับ SiO2 ที่ค่อนข้างบริสุทธิ์แล้ว จะผ่านปฏิกิริยาเคมีเพื่อสร้างซิลินคอุนุนุรุนุิร ปฏิกิริยาหลักคือ SiO2+CàSi+CO และคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เป็นก๊าซ ซึ่งจะระเหยโดยตรงหลังจากปฏิกิริยาเสร็จสิ้น เหลือเพียงผลึกซิลิกอนเท่านั้น ซิลิกอนในขณะนี้เป็นซิลิคอนโพลีคริสตัลลีน และเป็นซิลิกอนดิบ และมีสิ่งสกปรกบางอย่าง เช่น เหล็ก อะลูมิเนียม คาร์บอน โบรอน ฟอสฟอรัส ทองแดง และองค์ประกอบอื่นๆ ต้องดองซิลิกอนดิบเพื่อกรองสิ่งสกปรกส่วนเกินออก กรดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ กรดไฮโดรคลอริก (HCl) กรดซัลฟิวริก (H2SO4) เป็นต้น ปริมาณซิลิกอนหลังจากแช่ในกรดโดยทั่วไปจะสูงกว่า 99.7% ในกระบวนการดองแม้ว่าเหล็ก อะลูมิเนียม และองค์ประกอบอื่นๆ จะละลายในกรดและกรองออกด้วย แต่ซิลิคอนยังทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อผลิต SiHCl3 (ไตรคลอโรซิเลน) หรือ SiCl4 (ซิลิกอนเตตระคลอไรด์) แต่สารทั้งสองนี้เป็นทั้งก๊าซ ดังนั้นหลังจากการดอง เหล็กเดิม อลูมิเนียม และสิ่งเจือปนอื่นๆ ถูกละลายในกรด แต่ซิลิกอนกลายเป็นก๊าซ สุดท้าย SiHCl3 หรือ SiCl4 ก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูงจะลดลงด้วยไฮโดรเจนเพื่อให้ได้โพลีโพรลีลีนที่มีความบริสุทธิ์สูง, SiHCl3+H2àSi+3HCl, SICl4+2H2à ในเวลานี้ โพลีโพรลีนลีนได้รับสำหรับการผลิต

CZ (วิธีดึงตรง)

ส่วนใหญ่ใช้วิธี Czochralski (CZ) ซิลิคอนเวเฟอร์ในลอจิกและชิปหน่วยความจำซึ่งมีสัดส่วนประมาณ 95% ของตลาด วิธี Czochralski เกิดขึ้นครั้งแรกในปี 1918 เมื่อ Czochralski ดึงเส้นใยบาง ๆ จากโลหะหลอมเหลว ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่าวิธี CZ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีหลักในการผลิตในปัจจุบันของโปโมโนคริสตัล ขั้นตอนหลักคือการใส่โพลีโพรพิลีนลีนลงในถ้วยใส่ตัวอย่างจนกว่าเมล็ดของถ้วยใส่ตัวอย่างจะถูกแทรกเข้าไปในถ้วยใส่ตัวอย่าง จากนั้นให้ความร้อนละลายแล้วจึงหนีบชิ้นส่วนของโลหะหลอมเหลว, แล้วค่อยๆ หมุนและดึงขึ้น ด้วยวิธีนี้ การเชื่อมต่อระหว่างของเหลวและของแข็งจะค่อยๆ ควบแน่นจนเกิดเป็นผลึกเดี่ยว เนื่องจากกระบวนการทั้งหมดถือได้ว่าเป็นกระบวนการคัดลอกคริสตัลเมล็ด ผลึกซิลิกอนที่สร้างขึ้นจึงเป็นโมโนเคลลี นอกจากนี้ ยาสลบเวเฟอร์ยังดำเนินการในกระบวนการดึงผลึกเดี่ยว และมักจะมีสองประเภทของยาสลบในเฟสของเหลวและยาสลบในเฟสของแก๊ส ยาสลบในเฟสของเหลวหมายถึงยาสลบขององค์ประกอบประเภท P หรือประเภท N ในเบ้าหลอม ในกระบวนการดึงผลึกเดี่ยว องค์ประกอบเหล่านี้สามารถดึงเข้าไปในแกนซิลิกอนได้โดยตรง

การเจียรกระบอกเส้นผ่านศูนย์กลาง: เนื่องจากยากต่อการควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลางของโปโมโนคริสตัลลีนในกระบวนการดึงผลึกเดี่ยว เพื่อให้ได้แท่งซิลิกอนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมาตรฐาน เช่น 6 นิ้ว 8 นิ้ว 12 นิ้ว เป็นต้น หลังจากดึงผลึกเดี่ยวออกมา เส้นผ่านศูนย์กลางของแท่งซิลิกอนจะร่วงลง และพื้นผิวของแท่งซิลิกอนที่ร่วงหล่นจะเรียบและข้อผิดพลาดของขนาดจะเล็กลง การตัดและการลบมุม: หลังจากได้รับแท่งซิลิกอนแล้ว เวเฟอร์จะถูกตัด แท่งซิลิกอนจะถูกวางบนเครื่องตัดแบบตายตัว และการตัดจะดำเนินการตามโปรแกรมการตัดที่ตั้งไว้ เนื่องจากชิปซิลิกอนมีความหนาเพียงเล็กน้อย ขอบของชิปซิลิกอนหลังการตัดจึงคมมาก จุดประสงค์ของการลบมุมคือการให้ได้ขอบเรียบ ชิปซิลิกอนที่ลบมุมมีความเครียดจากจุดศูนย์กลางที่ต่ำกว่า ซึ่งทำให้แข็งแกร่งขึ้น และจะไม่แตกหักง่ายในการผลิตชิปในอนาคต การขัดเงา: จุดประสงค์หลักของการขัดคือการทำให้พื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์เรียบขึ้น เรียบเนียนขึ้นโดยไม่มีความเสียหาย และเพื่อให้แน่ใจว่าความหนาของแผ่นเวเฟอร์แต่ละแผ่นมีความสม่ำเสมอ แพ็คเกจทดสอบ: หลังจากได้รับแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนขัดเงาแล้ว จำเป็นต้องทดสอบคุณสมบัติทางไฟฟ้าของแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอน เช่น ค่าความต้านทานและพารามิเตอร์อื่นๆ โรงงานซิลิคอนเวเฟอร์ส่วนใหญ่ให้บริการเวเฟอร์ epitaxial หากจำเป็นต้องใช้เวเฟอร์ epitaxial เวเฟอร์ epitaxial จะดำเนินการ หากไม่จำเป็นต้องใช้เวเฟอร์ epitaxial พวกเขาจะบรรจุและจัดส่งไปยังโรงงานอื่น ๆ ของ epitaxial wafer หรือ wafer fabs

FZ (วิธีการหลอมโซน)

ซิลิคอนเวเฟอร์หลอมโซน (FZ) ส่วนใหญ่จะใช้ในชิปกำลังบางตัว โดยคิดเป็นประมาณ 4% ของตลาด เวเฟอร์ซิลิคอนที่ทำจาก FZ (การหลอมโซน) ส่วนใหญ่จะใช้เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้า นอกจากนี้ ขนาดของซิลิคอนเวเฟอร์ส่วนใหญ่คือ 8 นิ้ว และ 6 นิ้ว ในปัจจุบัน ซิลิคอนเวเฟอร์ประมาณ 15% เกิดจากการหลอมโซน เมื่อเทียบกับซิลิคอนเวเฟอร์ที่ทำโดยวิธี CZ คุณลักษณะที่ใหญ่ที่สุดของวิธี FZ คือความต้านทานค่อนข้างสูง มีความบริสุทธิ์สูงกว่า และสามารถทนต่อแรงดันสูงได้ อุปกรณ์ซิลิคอนเวเฟอร์มักไม่ค่อยใช้ในวงจรรวม

มีสามขั้นตอนในการทำ โพลลคลิล ให้ความร้อน โพลลคิิ ลัิ, เม็ดคริสตัลสัมผัส, ลัค ลิ, คริสตัลซีดสัมผัสลง. ในห้องเตาหลอมภายใต้สภาวะสุญญากาศหรือก๊าซเฉื่อย โพลีโพรพิลีน วอลนัท จะได้รับความร้อนจากสนามไฟฟ้าจนกว่าสารจะิิิ ในบริเวณที่ให้ความร้อนจะละลาย จากนั้นคริสตัลเมล็ดจะถูกใช้สัมผัสกับโซนหลอมเหลวและหลอมละลาย ในที่สุด โดยการย้ายตำแหน่งการให้ความร้อนของสนามไฟฟ้า พื้นที่หลอมเหลวบน โปโปลีนลีน จะถูกเลื่อนขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ผลึกของเมล็ดจะค่อยๆ หมุนและเหยียดลงด้านล่างเพื่อค่อยๆ ก่อตัวเป็นซิลูนลุนลุนลุนลุน ลุนลุน. เนื่องจากไม่มีการใช้ถ้วยใส่ตัวอย่างในวิธีการหลอมโซน แหล่งมลพิษจำนวนมากจึงหลีกเลี่ยง และผลึกเดี่ยวที่ใช้การหลอมแบบโซนมีลักษณะเฉพาะที่มีความบริสุทธิ์สูง

การวิเคราะห์ต้นทุนการผลิตซิลิคอนเวเฟอร์

ต้นทุนการผลิตเวเฟอร์ซิลิคอนพลังงานใหม่

ค่าใช้จ่ายของแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนเซลล์แสงอาทิตย์สามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นต้นทุนของวัสดุซิลิกอน ต้นทุนของการเติบโตของผลึก และต้นทุนในการตัด ในหมู่พวกเขาต้นทุนของวัสดุซิลิกอนเป็นส่วนที่ใช้ต้นทุนหลักซึ่งคิดเป็นประมาณ 50% ของต้นทุนทั้งหมด เนื่องจาก เคลียร์ โมโน แสดงว่า ลี น และ โพ ลี เร่งด่วน ลี น ต้องไป ข้อกำหนดสำหรับกระบวนการเติบโตของผลึกที่แตกต่างกัน ดังนั้น กระบวนการเติบโตของคริสตัลคือความแตกต่างของต้นทุนที่สำคัญ ค โมโน คริสตัล ลี น แผ่น และ โพ ลี เพื่อยืนยัน ลี น ... ในกระบวนการหั่น ผู้ผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนสามารถเพิ่มจำนวนแผ่นเวเฟอร์ที่ตัดออกเพื่อแบ่งค่าใช้จ่าย อุปกรณ์ ค่าไฟฟ้า ค่าก๊าซพิเศษและค่าแรงในกระบวนการเติบโตของผลึก

ข้าม โมโน แสดงว่า ลี น ต้นทุนการผลิต: ต้นทุนด้านซิลิคอนและสไลซ์ ด้าน โมโน คริสตัล ลี น และ โพ ลี ควีน ลี น ลุย ก็ไม่ต่างกันมาก ลิงค์การเติบโตของคริสตัลคือความแตกต่างของต้นทุนหลัก จากมุมมองของโครงสร้างต้นทุนของชิ้นเอกโมโนคริสตัลลีน ต้นทุนของวัสดุซิลิกอนคิดเป็นประมาณ 50% และต้นทุนของวัสดุซิลิกอนคิดเป็นประมาณ 50% ของต้นทุนของทั้งแท่ง ในโครงสร้างต้นทุนของกระบวนการดึงผลึกเดี่ยว ต้นทุนเบ้าหลอมและค่าไฟฟ้าเป็นแหล่งต้นทุนหลัก และทั้งสองรวมกันคิดเป็นประมาณ 45% ต้นทุนที่เหลือถูกครอบงำโดยสนามความร้อนกราไฟท์และค่าเสื่อมราคา ในแง่ของต้นทุนของถ้วยใส่ตัวอย่าง ถ้วยใส่ตัวอย่างแบบควอตซ์สำหรับการดึงผลึกเดี่ยวจะแตกหรือแตกหลังจากอุณหภูมิสูง การระบายความร้อน และขั้นตอนอื่นๆ ทำให้ไม่สามารถใช้งานได้อีก นอกจากนี้ เนื่องจากการดึงผลึกเดี่ยวมีความต้องการสูงสำหรับความสะอาดของเบ้าหลอม เบ้าหลอมที่ใช้แล้วจึงไม่สามารถรับประกันความสะอาดได้ ในขณะเดียวกัน โมโนเคลลีก็มีข้อกำหนดสูงสำหรับคุณภาพของถ้วยทดลอง ดังนั้นเบ้าหลอมสำหรับดึงผลึกเดี่ยวจึงมีราคาแพงและไม่สามารถนำมาใช้ซ้ำได้ ในแง่ของค่าไฟฟ้า ผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในประเทศหรือผู้ผลิตแผ่นเวเฟอร์เซลล์แสงอาทิตย์ได้สร้างโรงงานในพื้นที่ที่มีค่าไฟฟ้าค่อนข้างต่ำ เช่น มองโกเลียใน ยูนนาน และกุ้ยโจว ซึ่งเอื้อต่อการลดต้นทุน การลดต้นทุนของโมโนคริสตัลลีนนั้นมาจากสามด้านเป็นหลัก ขั้นแรก เพิ่มผลผลิตของเตาเผาเดี่ยวและค่าเสื่อมราคาของวัสดุสิ้นเปลืองและอุปกรณ์ที่ใช้แล้วทิ้ง เช่น ถ้วยใส่ตัวอย่างเจือจาง ประการที่สอง ค่าไฟฟ้าจะลดลง ประการที่สามความได้เปรียบด้านราคาของการซื้อวัสดุซิลิกอนจำนวนมาก

โพลีโพรลีลีน ต้นทุนการผลิต: โพลีโพรพีลลลลอลลลอน ต้นทุนการเติบโตของคริสตัลคิดเป็นเพียง 12% ของต้นทุนทั้งหมด แหล่งที่มาหลักของต้นทุนคือต้นทุนของวัสดุซิลิกอน ซึ่งคิดเป็นประมาณ 52% ของต้นทุนทั้งหมด ประการที่สองคือค่าใช้จ่ายในการตัดซึ่งคิดเป็นประมาณ 29% ของต้นทุนทั้งหมด ในส่วนของค่าใช้จ่ายของโพลีโพรลีนลีนนั้นพบว่าสนามความร้อนกราไฟท์มีสัดส่วนสูงสุดถึง 28% รองลงมาคือเบ้าหลอม ค่าเสื่อมราคา และค่าไฟฟ้าคิดเป็น 16.7%, 16.7% และ 13.9% ตามลำดับ เนื่องจาก โพลี ด่วน น วอ ส่วนใหญ่ใช้ในผลิตภัณฑ์ซิลิกอนโฟโตโวลตาอิก และกระแสก็ค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วย โมโน เคลียร์ ลี น แผ่น ดังนั้นค่าใช้จ่าย โพ ลี ด่วน ลี น วอ แผ่นจึงไม่ค่อยมีพื้นที่มากนัก

ต้นทุนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์เวเฟอร์

โครงสร้างต้นทุนของเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนเวเฟอร์นั้นซับซ้อนกว่า: เซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนเวเฟอร์มีความต้องการที่สูงกว่าในแง่ของความบริสุทธิ์และคุณสมบัติทางไฟฟ้ามากกว่าเวเฟอร์ซิลิคอนพลังงานใหม่ ดังนั้นขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์และการจัดหาวัตถุดิบจึงจำเป็นในกระบวนการผลิต ส่งผลให้มีความหลากหลายมากขึ้น ประเภทของวัตถุดิบในการผลิต ดังนั้นสัดส่วนของต้นทุนวัสดุซิลิกอนจึงค่อนข้างลดลง แต่สัดส่วนของต้นทุนการผลิตจะเพิ่มขึ้นค่อนข้างมาก ในเวลาเดียวกัน เมื่อเทียบกับต้นทุนของเวเฟอร์ซิลิคอนพลังงานใหม่ วัสดุโดยตรงของเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนเวเฟอร์เป็นส่วนประกอบต้นทุนการดำเนินงานหลัก: สำหรับเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนเวเฟอร์ ต้นทุนวัตถุดิบเป็นต้นทุนหลัก คิดเป็นประมาณ 47% ของ ต้นทุนธุรกิจหลัก ประการที่สองคือค่าใช้จ่ายด้านการผลิตซึ่งคิดเป็นประมาณ 38.6% เช่นเดียวกับอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ อุตสาหกรรมซิลิคอนเวเฟอร์เป็นอุตสาหกรรมที่ใช้เงินทุนสูงและมีความต้องการลงทุนในสินทรัพย์ถาวรสูง ทรัพย์สิน เช่น เครื่องจักรและอุปกรณ์ สุดท้าย ค่าแรงทางตรงคิดเป็นประมาณ 14.4% โพลีโพรลีลีนเป็นองค์ประกอบต้นทุนหลักของวัตถุดิบ: โพลลลิรินมีประมาณ 30% ของวัตถุดิบ ประการที่สองคือวัสดุบรรจุภัณฑ์คิดเป็นประมาณ 17.0% เนื่องจากเวเฟอร์ซิลิกอนเซมิคอนดักเตอร์มีความต้องการด้านความสะอาดและการดูดฝุ่นที่สูงกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับซิลิคอนเวเฟอร์ ซึ่งเป็นสารที่ออกซิไดซ์ได้สูง ข้อกำหนดสำหรับบรรจุภัณฑ์จึงสูงกว่าข้อกำหนดสำหรับเวเฟอร์ซิลิคอนพลังงานใหม่อย่างมาก ดังนั้น ในโครงสร้างต้นทุน วัสดุบรรจุภัณฑ์จึงมีสัดส่วนที่ค่อนข้างสูง เบ้าหลอมควอตซ์คิดเป็นประมาณ 8.7% ของต้นทุนวัตถุดิบ ถ้วยใส่ตัวอย่างควอตซ์ที่ใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนเวเฟอร์ก็เป็นถ้วยใส่ตัวอย่างแบบใช้แล้วทิ้งเช่นกัน แต่ลักษณะทางกายภาพและทางความร้อนของถ้วยใส่ตัวอย่างมีความต้องการมากกว่า น้ำมันขัดเงา ล้อเจียร และแผ่นขัดคิดเป็น 13.8% ของทั้งหมด และส่วนใหญ่จะใช้ในกระบวนการขัดของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน

ค่าน้ำและค่าไฟฟ้าคิดเป็นประมาณ 15% ของต้นทุนการผลิต: ในต้นทุนการผลิต ต้นทุนรวมของน้ำและไฟฟ้าคิดเป็นประมาณ 15% ของต้นทุนการผลิตทั้งหมด ซึ่งค่าไฟฟ้าอยู่ที่ 11.4% และค่าน้ำประมาณ 3.4% ในแง่ของปริมาณที่สอดคล้องกัน ตามข้อมูลทางการเงินของกลุ่มอุตสาหกรรมซิลิกอนปี 2018 ค่าใช้จ่ายรวมของไฟฟ้าและน้ำจะเท่ากับต้นทุนของวัสดุบรรจุภัณฑ์ ซึ่งคิดเป็นประมาณครึ่งหนึ่งของวัสดุของโพลีคริสตัลลีน ค่าไฟฟ้าสูงกว่าของเบ้าหลอมควอตซ์เล็กน้อยประมาณ 20%

อุปสรรคหลักในการผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอน

ซิลิคอนเวเฟอร์มีอุปสรรคค่อนข้างสูง โดยเฉพาะสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ เวเฟอร์ มีอุปสรรคหลักสี่ประการ ได้แก่ อุปสรรคทางเทคนิค อุปสรรคด้านการรับรอง อุปสรรคด้านอุปกรณ์ และอุปสรรคด้านเงินทุน

อุปสรรคทางเทคนิค: ตัวชี้วัดทางเทคนิคของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนมีขนาดค่อนข้างใหญ่ นอกจากขนาดทั่วไป ความหนาของแผ่นเวเฟอร์ขัดเงา ฯลฯ แล้ว ยังมีการบิดงอ ความต้านทาน และความโค้งของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน สำหรับเวเฟอร์ซิลิคอนขนาด 300 มม. ทั่วไป เนื่องจากความต้องการความสม่ำเสมอของซิลิคอนเวเฟอร์ในกระบวนการผลิตขั้นสูงที่สูงกว่า เมื่อเทียบกับเวเฟอร์ขนาด 200 มม. ความเรียบ การบิดงอ ความโค้ง เศษโลหะที่พื้นผิว และพารามิเตอร์อื่นๆ ได้เพิ่มเข้ามาในจอภาพ 300 มม. เวเฟอร์ ในแง่ของความบริสุทธิ์ เวเฟอร์ซิลิกอนขั้นสูงต้องใช้ 9N (99.99999999%) -11N (99.999999999%) ซึ่งเป็นอุปสรรคทางเทคนิคหลักสำหรับซัพพลายเออร์ซิลิคอนเวเฟอร์ ซิลิคอนเวเฟอร์เป็นผลิตภัณฑ์ที่ปรับแต่งได้สูง ความบริสุทธิ์เป็นพารามิเตอร์พื้นฐานที่สุดของซิลิคอนเวเฟอร์ และยังเป็นอุปสรรคทางเทคนิคหลักอีกด้วย นอกจากนี้ ซิลิคอนเวเฟอร์ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์สากลและไม่สามารถคัดลอกได้ ข้อมูลจำเพาะของซิลิคอนเวเฟอร์ขนาดใหญ่ในโรงหล่อต่างๆ นั้นแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง และการใช้งานที่แตกต่างกันของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายต่างๆ จะนำไปสู่ข้อกำหนดและข้อกำหนดเฉพาะของซิลิคอนเวเฟอร์ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ผู้ผลิตซิลิคอนเวเฟอร์ต้องออกแบบและผลิตซิลิคอนเวเฟอร์ที่แตกต่างกันตามผลิตภัณฑ์ของลูกค้าปลายทาง ซึ่งเพิ่มความยากในการจัดหาซิลิคอนเวเฟอร์

อุปสรรคในการรับรอง: บริษัทผู้ผลิตชิปมีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับคุณภาพของวัตถุดิบต่างๆ และพวกเขายังระมัดระวังในการเลือกซัพพลายเออร์ด้วย มีอุปสรรคสูงในการเข้าสู่รายชื่อซัพพลายเออร์ของบริษัทผู้ผลิตชิป โดยปกติ บริษัทผู้ผลิตชิปจะกำหนดให้ซัพพลายเออร์ซิลิคอนเวเฟอร์จัดหาซิลิคอนเวเฟอร์สำหรับการผลิตทดลอง และส่วนใหญ่จะใช้สำหรับเวเฟอร์ทดสอบมากกว่าเวเฟอร์สำหรับการผลิตจำนวนมาก หลังจากผ่านการทดสอบเวเฟอร์แล้ว เวเฟอร์สำหรับการผลิตจำนวนมากจะถูกทดลองผลิตเป็นชุดเล็กๆ หลังจากผ่านการรับรองภายในแล้ว บริษัทผู้ผลิตชิปจะส่งสินค้าไปยังลูกค้าปลายน้ำ หลังจากได้รับการรับรองจากลูกค้า ซัพพลายเออร์ซิลิคอนเวเฟอร์จะเป็นที่สิ้นสุด ได้รับการรับรอง ลงนามในสัญญาซื้อ ใช้เวลานานสำหรับผลิตภัณฑ์ของบริษัทเซมิคอนดักเตอร์แผ่นเวเฟอร์ในการเข้าสู่ห่วงโซ่อุปทานของบริษัทผู้ผลิตชิป และรอบการรับรองที่สั้นที่สุดสำหรับซัพพลายเออร์รายใหม่ก็ใช้เวลา 12-18 เดือนเช่นกัน นอกจากนี้ อุปสรรคด้านการรับรองจากแผ่นทดสอบทดสอบไปจนถึงแผ่นเวเฟอร์ที่ผลิตในปริมาณมาก: ปัจจุบัน แผ่นเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้วในประเทศส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในการจัดหาแผ่นทดสอบ แต่ขั้นตอนการรับรองสำหรับแผ่นทดสอบทดสอบและขั้นตอนการรับรองสำหรับแผ่นทดสอบที่ผลิตเป็นจำนวนมาก แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงการรับรองสำหรับแผ่นซิลิคอนเวเฟอร์ที่ผลิตเป็นจำนวนมากซึ่งได้มาตรฐานที่เข้มงวดกว่า เนื่องจากซิลิกอนทดสอบไม่ได้ผลิตชิป จึงจำเป็นต้องได้รับการรับรองจากโรงหล่อเท่านั้น และต้องได้รับการรับรองที่ไซต์การผลิตปัจจุบันเท่านั้น แต่สำหรับซิลิคอนเวเฟอร์ที่ผลิตในปริมาณมาก จะต้องได้รับการรับรองโดยลูกค้าเทอร์มินัล fabless และต้องได้รับการตรวจสอบในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการผลิตทั้งหมดก่อนจึงจะสามารถผลิตเป็นชุดได้ ภายใต้สถานการณ์ปกติ เพื่อรักษาเสถียรภาพของการจ่ายซิลิคอนเวเฟอร์และผลผลิตของชิป เมื่อผู้ผลิตแผ่นเวเฟอร์และผู้จำหน่ายแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนได้สร้างความสัมพันธ์ในการจัดหาแล้ว พวกเขาจะไม่เปลี่ยนซัพพลายเออร์ได้ง่ายๆ และทั้งสองฝ่ายได้จัดตั้งกลไกการตอบรับเพื่อตอบสนองความต้องการของแต่ละบุคคล และความเหนียวระหว่างซัพพลายเออร์และลูกค้าซิลิคอนเวเฟอร์ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง หากผู้ผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนรายใหม่เข้าร่วมกับซัพพลายเออร์ ผู้ผลิตดังกล่าวจะต้องให้ความร่วมมืออย่างใกล้ชิดและคุณภาพแผ่นเวเฟอร์สูงกว่าซัพพลายเออร์รายเดิม ดังนั้น ในอุตสาหกรรมชิปซิลิกอน ซัพพลายเออร์ชิปซิลิกอนและผู้ผลิตเวเฟอร์มีความเหนียวมากกว่า และยากกว่าสำหรับซัพพลายเออร์รายใหม่ที่จะทำลายความเหนียว

อุปสรรคด้านอุปกรณ์: อุปกรณ์หลักสำหรับการผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนคือเตาหลอมผลึกเดี่ยว ซึ่งสามารถอธิบายได้ว่าเป็น "เครื่องจักรการพิมพ์หิน" ในแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน เตาหลอมผลึกเดี่ยวของผู้ผลิตเวเฟอร์ซิลิคอนรายใหญ่ระดับสากลล้วนผลิตขึ้นเอง ตัวอย่างเช่น เตาหลอมผลึกเดี่ยวของ Shin-Etsu และ SUMCO ได้รับการออกแบบและผลิตอย่างอิสระโดยบริษัทหรือผ่านบริษัทย่อยที่ถือหุ้น ซึ่งผู้ผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนรายอื่นไม่สามารถซื้อได้ ผู้ผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนรายใหญ่รายอื่นๆ มีซัพพลายเออร์เตาหลอมผลึกเดี่ยวที่เป็นอิสระของตนเองและได้ลงนามในข้อตกลงการรักษาความลับที่เข้มงวด ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนจากภายนอกจึงไม่สามารถซื้อหรือซื้อได้เฉพาะเตาหลอมผลึกเดี่ยวแบบธรรมดาเท่านั้น สำหรับเตาหลอมผลึกเดี่ยวที่มีข้อกำหนดสูงไม่มีให้บริการ ดังนั้นอุปสรรคด้านอุปกรณ์จึงเป็นสาเหตุที่ผู้ผลิตในประเทศไม่สามารถเข้าสู่ซัพพลายเออร์ซิลิคอนเวเฟอร์หลักในโลกได้

อุปสรรคทางการเงิน: กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนเวเฟอร์นั้นซับซ้อน โดยต้องซื้ออุปกรณ์การผลิตขั้นสูงและมีราคาแพง รวมถึงการดัดแปลงและแก้จุดบกพร่องอย่างต่อเนื่องตามความต้องการที่แตกต่างกันของลูกค้า เนื่องจากต้นทุนคงที่ที่สูง เช่น ค่าเสื่อมราคาอุปกรณ์ การเปลี่ยนแปลงในความต้องการปลายน้ำจึงส่งผลกระทบมากขึ้นต่ออัตราการใช้กำลังการผลิตของบริษัทแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน ดังนั้นจึงส่งผลกระทบมากขึ้นต่อผลกำไรของบริษัทผู้ผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง บริษัทที่ยังใหม่ต่ออุตสาหกรรมแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนมักจะขาดทุนก่อนที่จะไปถึงระดับของการจัดส่ง และมีความต้องการที่สูงสำหรับอุปสรรคด้านเงินทุน นอกจากนี้ เนื่องจากแผ่นเวเฟอร์มีวงจรการรับรองที่ยาวนานสำหรับแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน จึงจำเป็นต้องมีการลงทุนอย่างต่อเนื่องโดยผู้ผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนในช่วงเวลานี้ และต้องใช้เงินทุนจำนวนมากด้วย