TÜRKİYE'DE VLSI YAPIMI

Tacettln ıŞıK

ÖZET

Silisyum tümdevrelerin dünyada ve Türkiye'deki gelişiminden kısaca bahsedilecek, bir VLSI tümdevrenin ne olduğu ve hangi aşamalardan geçerek oluşturulduğu, bunun için gerekli donanımın ne olduğundan sözedilecek, Türkiye'de şu anda var olan olanakların ve özellikle YİTAL'in tanıtımı yapılarak, gelecekteki muhtemel gelişmeler an latılacaktır.

1. Giriş

Tümdevreciliğin üstadı Jack Kilby, 1958 sonbaharında dünyadaki ilk planar tümdevreyi çalıştırmıştı [1]. Planar tümdevre teknolojisi, geçen 30 yıl boyunca, bir önceki otomotiv sanayii devriminin çarpıcılığını çok geride bırakan bir hızla gelişerek, yepyeni bir devrim oluştur muştur. Bugün sözü pek sık edilen "ileri teknoloji (high tech.)" ve "enfbrmatik çağı" gibi oluşum ve kavramlar bu teknolojiye çok şey borçludurlar. Tümdevreler, gerek kendi yapımlarında kolaylık ve yenilik sağlayan teknik lerin gelişmesine, gerekse de enformasyon ve iletişimin başdöndürücü boyutlarda artmasına yardımcı olarak bir pozitif geribesleme yaratmışlardır. Kilby'nin germanyum tümdevresi, yerini kısa sürede bu biçimde işlenmeye çok daha elverişli olduğundan silisyum olanlara bırakmış, üretilen işlemsel kuvvetlen diriciler ticari olarak da satışa sunulmuştur. Çalışma prensibi yüzyılın başından bu yana bilinen MOS tranzis torların da tümdevre üzerinde yerini alması ve hatta çok daha kolay oluşturulabilmesi teknolojiyi kamçılayan etkenlerdendir. Her yıl, daha da küçülen eleman boyut ları, büyüyen kırmık (chip) alanları ve yeni tekniklerin eklenmesiyle, gelişimini sürdüren tümdevreler, yakın geleceğin de sürükleyicileri olmaya devam edecek görünmektedirler.

Dünyada bugün her taşın altından tümdevre çıkarken, Türkiye'de bundan bir ölçüde payını almaktadır. Başlangıçtan itibaren, gerek cihaz elemanı, gerek devre tasarımında büyük kolaylık sağlayan yapıtaşları, gerekse de amatör oyuncağı olarak bolca kullanılan tümdevrelerin yapımı ilk olarak 1974'de İTÜ Elektrik Fakültesi Mikroelektronik laboratuarında gerçekleştiril

miştir [2]. Kısıtlı olanaklara, ayak uydurmak için seçilen spin on teknolojisi, PMOS tümdevrelerin yapımına elvermiş, çalışmalar araştırma düzeyinde sürdürülerek pek çok tümdevre oluşturulmuştur [3]. Bu laboratuarda LSI düzeyinde tümdevrelerin yapımı da denenmiştir [4], [5].

Türkiye'de tümdevre yapımı ile ilgili ikinci girişim TESTAŞ (Türkiye Elektronik Sanayii Ticaret A.Ş.) bazında oluşturulmuş, bu kuruluş bir Amerika Birleşik Devletleri firması olan EXAR ile know how anlaşması imzalayarak lineer bipolar tümdevrelerin üretimi için gerekli yatırımı yapmıştır. 1970'li yılların sonlarına doğru ortaya çıkan bu gelişmeye paralel olarak, yine TESTAŞ ile MAE (TÜBİTAK Marmara Araştırma Enstitüsü) arasında yapı lan bir anlaşmayla (Yarıiletken Teknolojisi Araştırma Laboratuarı) kurulmuştur, YİTAL'in İTÜ Mikroelektronik Laboratuarı elemanlarının danışman ve kuruculuğun dan, TESTAŞ'ın EXAR'dan satın aldığı know how'dan ve TÜBİTAK MAE'nin genel imkanlarından yararlanarak, hem TESTAŞ ve hem de tüm ülke için konu üzerinde araştırma ve geliştirme yapan bir laboratuar olması plan lanmıştır.

YİTAL'in başlangıçta ortaya konan görevlerinin pek çoğunun kotan İd iğ ı söylenebilecekken, TESTAŞ bu yazının ileri kısımlarında sözedilecek çeşitli zorluklar nedeniyle üretime geçmekte gecikmiştir. Kuruluşunu 1983 yılında tamamlayan YİTAL'den başka Türkiye'de çeşitli üniversite ve araştırma kurumu bünyesinde silisyum üzerine laboratuarlar kurulmuş, ya da kurulma girişiminde bulunulmuş, ancak bunlar çalışmalarını genellikle tek devre elemanıyla sınırlı tutmuşlardır [5].

Son zamanlarda kapı dizisi (gate array) ve "uygulamaya özel tümdevre" (application specific IC, ASIC) teknikler inin dünyada gelişmesi ve tasarımcı ya da kullanıcıya yalnızca bir bilgisayar yardımıyla tasarım (CAD) cihazı kullanarak tümdevre sahibi olma imkanı tanıması, yeni girişimlerin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Bu konuda TELETAŞ, TÜBİTAK AEAE ve Bilkent Üniversitesi başı çekmektedir. Ayrıca YİTAL'de de VLSI tümdevrelerin üretimi için gerekli yapılaşmaya gidilmiştir.

2. Tümdevre ve Geniş Ölçekte Tümdevre (VLSI)

Bir tümdevre (entegre veya tümleşik devre de tabir edil

mektedir), en çok kullanıldığı biçimiyle, üzerinde pn jonk siyonlarının, dirençlerin ve kondansatörlerin oluşturul duğu ve bunların birbiriyle uygun biçimde bağlandığı, sonra da gerekli uçların çıkarılarak koruyucu ve elle tutu labilir bir kılıf içine konulmuş ve tek başına bir işlevi olan silisyum parçası olarak tanımlanabilir. Silisyum parçanın tek başına kendisine "kırmık (chip)" adı verilmektedir. Tümdevreler, üzerlerindeki eleman sayısına göre sınıf landırılabildikleri gibi (SSI, MSI, LSI, VLSI, ULSI), ele manların yapılarına (bipolar, MOS), çalışma biçimlerine (lineer, digital) ya da hızına (VHSIC) göre de sınıflan dırılmaktadırlar. Bir tümdevre hem lineer, hem bipolar hem de LSI sınıflarına girebilir. Burada, lineer, digital, bipolar ve MOS gibi kavramlara okuyucunun aşina olduğu varsayılacaktır. Ayrıntılı bilgi için çeşitli kaynaklar önerilmiştir [6], [7], [8]...

Eleman sayısına göre yapılan ölçek sınıflaması çeşitli biçimler almaktadır. Tümdevre yapımcıları bir tranzistoru, kullanıcı ise örneğin bir kapıyı eleman olarak görmeyi tercih etmektedir. Burada eleman olarak tranzistor alınacak ve Tablo 1 'deki sınıflama tercih edilecektir.

Tablo Vden kapı sayısına geçilmek istendiğinde kapı başına düşen ortalama tranzistor sayısına gerek duyu labileceğinden, iyi tasarlanmış bir tümdevrede bu sayının 2 civarında olacağını belirtmekte yarar vardır.

Açıktır ki, kırmık üzerindeki tranzistor sayısı arttıkça, kırmık alanı, güç yayınımı, maliyet, kılıf hacmi, bacak sayısı, gecikme, tasarım süresi (RAM, ROM gibi tekdüze devrelerde bile) büyüyecek, tranzistor boyutları ise küçülecektir. Kısıtlamalar ortadan kalktıkça, bir kırmık taki tranzistor sayısı geçen her yıl yaklaşık ikiye katla narak artmıştır ve bu süreç halen devam etmektedir. Örnek olarak.tekdüze olmayan tümdevrelerde VLSl'a 1970'lerin ortalarında geçildiği, elemanları oluşturan mikroyapıların minimum boyutlarının 1973 sıralarında 10 Hm, 1975'de 5 jım, 1977'de 3 um ve 1982' de 1.5 nmye indiği söylenebilir. Günümüzde 1Mbit dinamik Rampler piyasadan satın alınabilmekte, 16Mbit DRAM'lar labora tuvarlarda üretilebilmektedir. Bu yüzden VLSl'ın üst sınırı olan 100 000 sayısı zihinlere küçük gelmeye ve bu sınır yukarıya kaydırılmaya başlanmıştır.

Sınıf

SSI MSI LSI VLSI ULSI

Tablo 1:

Eleman Sayısı

1 102 • lf^ 103 103 104 104 105 >1 0 5

3. VLSI Y apımı

VLSI üretmek, daha küçük ölçekte tümdevre ve güneş pili, DMOS tranzistor gibi elemanları üretmeyi de mümkün kıldığından burada yalnızca VLSI üretmekten sözedilecektir. öncelikle bir kırmık üzerinde 10 000'den fazla tranzistor oluşturmanın anlamını veren sayılara göz atmak gerekebilir.

Gerçekleştirilecek kırmığın alanına Ag, minimum boyuta d denilirse, Şekil 1'de çizilmiş en basit bir MOS tranzis torun alanı

A T (2 d + 28)(2d

(3.1)

Şekil 1: Bir MOS tranzistorun yerleşim planı ve kesit diyagramı

ELEKTRİK MÜHENDİSLIÖI 366/367

olacaktır. Bu değer, komşu tranzistorlara her yandan olan 0.5d uzaklığını da içermektedir. 5, bir tabakadan diğerine olan bindirme toleransı olup yaklaşık

S d/3 alınabilir. 3.2 ve 3.1'den Ar = (32/3) d2

(3.2) (3.4)

hesaplanır. Kırmık ve tranzistor alanları arasında

AK> 104AT

'

(3.4)

bağıntısı olduğu VLSI tanımında verildiğinden ve 3.3'deki katsayı da çok kaba olarak 10 alınırsa 3.4 yerine

gerçekleştirmek için, düşük basınçta SiH4 gazından Si, SiO2 ve Sİ3N4 yoğuşturma, plazma yardımıyla aşındırma, metal kaplama cihazları, kimyasal işlem tezgahları, proses içi ve sonrası ölçme cihazları, bütün bunların bulundurulacağı tozsuz ve sıcaklık kontrollü bir ortam ile' doğal olarak yeterli ve gerekli sayıda bilgili, deneyimli, eline becerikli personel gibi unsurlara da ihtiyaç vardır. Kullanılacak cihaz ve malzemenin hemen tamamı ise özel ve dünyada sayılı birkaç firmanın tekelinden satın alınmak zorundadır. Tablo 2, yukarıda kısaca gerek liliğinden bahsedilmiş modern cihazlardan bazılarının fiyatlarını ortaya koymaktadır.

AK> 105d2

(3.5)

yazılabilir. Kullanılabilir ve gerçekleştirilebilir kırmık boyutları 1 mm2 den 100 mm2>ye değişmektedir. Böylece

Tablo 2:

Hizalayıcı ışıklandın»

1M$

1/(1OOV1O) mm < ya da yaklaşık

1/(1(W1O) mm

(3.6a) (3.6b)

İyon ekici LPCVD (poliSi ve nitrür için) Sputter (Metal kaplama için) Plazma aşındırıcı (4 adet)

1M$ 0.4M$ 0.6 M$ 1.2 M$

olur. 3.6, "30 u.m'lik minimum boyut kullanıldığında 100 mm2>lik bir kırmığa 10 000 tranzistor ancak sığar, 3 nm'lik boyut kullanıldığında ise 1 mm'den büyük her kırmığa 10

000'den çok tranzistor sığar" anlamındadır, d 3 u.m ve ^ 100 mm2 için tranzistor sayısı 106 olmakla birlikte, gerçek tümdevrelerde, ne Şekil 1'deki gibi en basit tran zistor, ne de başlangıçta varsayıldığı gibi bunca tekdüze yapılar kullanılmadığından, AK 100 mm2 için tranzistor sayısının 1O5'İ geçmeyeceği söylenebilir. O halde d 3 u.m VLSI için uygun bir değerdir denilebilir. Bu durumda, VLSI yapımı herşeyden önce, silisyum üzerine 3 u.m genişliğinde şekiller aktarabilecek fotolito grafi düzenlerine gerek göstermektedir. Bir tekkristat (mono crystaline) silisyum pul (wafer) çok sayıda kırmık elde etmeye elverecek kadar geniş (70 mma 200 mmo) olduğundan, sözkonusu düzenlerin, sağlam çıkacak kırmık sayısını en çokta tutacak biçimde, bu aktarma işlemini hatasız yapmaları da beklenmelidir. Günümüz de, bu özellikleri sağlayan, hatta d < 0.5 u.m yapmayı mümkün kılan düzenler mevcuttur [9].

öte yandan, bu kadar küçük boyutlu bir tranzistor gerçekleştirildiğinde, birtakım elektriksel sorunların ortaya çıkacağı açıktır. Şekil 1'deki düşey kesite göz atıldığında, kaynak (source) ve savak (drain) bölgeleri arasındaki uzaklığın, en azından bu ikisi arasına uygu lanacak gerilimi sınırlayacağı görülebilir. Bunun nedenleri yatay difüzyon, erişme (punch through), belverme (breakdovvn), sıcak elektron enjeksiyonu (not electron injection) gibi fiziksel etkilerdir [groove], [tsividis]. Bu etkileri en aza indirmek için klasik difüzyon teknikleri yerine iyon ekme (ion implantation) tekniğini kullanma zorunluluğu doğmaktadır [9], [10].

Ayrıca yapımı en az sayıda işlem adımıyla

Difüzyon fırını (5 adet)

0.5 M$

Gerekli teçhizat, malzeme ve fabrika gibi sabit yatırımın yanı sıra, sarf malzemesi ve personel ücretleri gibi sürekli giderlerin de yüksek olması, bu teknolojinin, özel bazı tümdevrelerin dışında, Türkiye gibi pazarı küçük ülkelerde üretim yapmayı kârlılıktan uzak tutmaktadır. Bu konuda bir fikir vermek üzere MSI yapabilecek ve nispeten eski teknoloji kullanacak bir fabrika için 20 M$'in, özel birtakım VLSI'lar yapabilecek bir fabrika için 40 M$"ın üzerinde, dünyadaki tümdevre üreticisi firma larla dünya pazarında rekabet edebilecek bir fabrika için ise 200 M$ civarında yatırım gerektiği söylenebilir.

Şekil 2, tümdevre üretimindeki iş bloklarını basitçe göstermektedir. Diyagramdaki eşkenar dörtgenler bilgi ya da ürünün geri dönüş noktalarını belirtmektedir. İş bloklarının ayrıntısına inildiğinde, tümdevre yapımının nasıl çok disiplinli bir işlem olduğu görülebilir. Teknoloji başta Elektronik Mühendisliği olmak üzere Kimya, Fizik, Matematik ve Üretim Ekonomisi gibi uzmanlıkların ince liklerinden çokça yararlanmaktadır.

Aşağıda kısaca her blokta yapılan işlemler ile gerekli personel ve teçhizattan söz edilecektir.

3.1. Tasarım

Pul işleme teknolojisinin imkanlarının belirlediği tasarım kuralları esas alınarak, öncelikle kırmığa yerleştirilecek elektronik devrenin devre tasarımı, simülasyonu, mümkün olabiliyorsa parça parça kurularak çalıştırılması ve kırmığın geometrik yerleşimplanı (layout) bu aşamada yapılmaktadır. Büyük ölçüde bilgisayar çalışması gerek tirmektedir. Günümüzde, devre çizimi, simülasyonu, yerleşim planı çizme gibi işlemlerin tümünde yardım sağlayan iş birimleri (vtorkstation) satın alınabilmektedir.

ELEKTRİKMÜHENDİSLİĞİ • 366/387

İSTENEN İŞ

HAMMADDE

KH t _J İZ, TASARIM

MASKE Y AP>İIMMİI

^ ^ f ^ İŞLEME

MUFLAMA

TEST i.

PAZARLAMA

Şekil 2: Tümdevre üretimindeki iş blokları şeması.

Bu amaçla kişisel bilgisayarlar kullanılabileceği gibi, büyük bilgisayarlara bağlı terminallerden yararlanmak da mümkündür. Dolayısıyla, işin kapsamına bağlı olarak, birkaç bin ile birkaç yüzbin arasında ABD doları yatırım sözkonusu olabilmektedir.

Doğal olarak buradaki en önemli unsur kalifiye mühendis kadrosudur. Personelin lojik tasarım bilgisine sahip ol masının yanı sıra, tümdevre yapımına özgü devre teknik lerini, gerektiğinde tek bir devre elemanından yararlana bilme hilelerini, teknolojiyi ne denli zorlayabileceğini de bilmesi gerekmektedir. Ayrıca, ihtiyacı tam olarak anlayıp, çıkmaz durumlara çözüm bulma yaratıcılığı da bu kadronun başlıca özelliklerinden olmalıdır:

Tümdevre üretim yerleri, genellikle "boru hattı (pipeline)" prensibiyle çalıştıklarından bir kırmığın üretim zamanının büyük bölümü tasarım sırasında harcanmaktadır. Bu yüzden ve her ihtiyaca çözüm getirebilen tasarım kadro sunun oluşturulmasında^ zorluk nedeniyle üreticiler, "yarı özel (semicustom)" ve "uygulamaya özel (ASIC) tümdevre" kavramlarını müşterilerine tanıtıp, tasarım bölümlerinin hiç olmazsa bir kısmını dışarıya, müşteriye, taşıma yoluna gitmektedirler. Tümdevre tasarım merkez leri (deskjn center) bu biçimde doğmaya başlamıştır. Bunun için üreticinin verdiği destek, bir tasarım kuralları kitabı ve hazır yapılmış devre blokları katalogudur. Müşteri kurallara uyarak katalogtan seçtiği blokları, kendi amaçları doğrultusunda ve tabii bilgisayar kullan arak birleştirir. Gerisi, hemen hemen tamamen bilgi

sayarın işidir. Sonuçta ortaya çıkan yerleşim planı, üretici tarafından kullanılacak ve kırmık üretilecektir.

Tümdevre üreticileri, yerleşim planı hazır olduğu takdirde, kırmığın üretimi için 2 hafta gibi kısa süreler verebilmektedir. Ancak tam özel tümdevreler için tasarım süresi yıllarla ölçülebilmekte, üretim süresi ise 6 7 hafta olabilmektedir.

3.2. Maske Y apımı

Tasarımda ortaya çıkarılan yerleşim planı, bir bilgisayar verisinden başka birşey değildir. Planın silisyum üzerine aktarılabilmesi, bir maske camı üzerinde sonuçtaki boyutlarında oluşturulabilmesine bağlıdır. Her ne kadar "elektron demet litografisi" ve "lazer pantograf isi" gibi tekniklerle bu veriyi pul üzerine doğrudan aktarma çalışmaları sürüyorsa da, VLSI için maske kullanımı gerekli ve yeterli olmaktadır.

Maskelerin hatasız olma zorunluluğu ek bir yük getirdiğinden ve bir maske binlerce kırmığın üretiminde kullanılabildiğinden, tümdevre üreticileri bu işlemi de dışarıda "maske evreleri (mask house)" inde yaptırmayı genellikle tercih etmektedirler.

iş için gerekli minimum teçhizat, son derece tozsuz bir ortam, bir "şekil üreteci (pattern generator)" veya daha iyisi elektron demetiyle maske yapım düzeni ve maske developman teçhizatıdır. Parasal karşılık olarak 0.3 ile 10 milyon ABD doları gerektiği söylenebilir. Kadro birkaç

kalifiye teknisyen, bir mühendis ve cihaz bakım person elinden oluşmalıdır.

Gerekli yatırım ve personel kırmık çeşitliliğine, üretime, pul işleme teknolojisine ve ne denli sıkı eleme yapıla cağına bağlıdır.

3.3. Pul işlem*

Maskelerdeki şekillere ve kullanılan teknolojinin kurallarına uygun olarak, devre elemanlarının pul üzerinde oluşturulması işlemidir. VLSI üretiminin en kritik aşaması olan pul işleme aynı zamanda gerek teçhizat, gerek personel ve gerekse bilgi (know how) açısından en çok yatırımı gerektiren aşamadır. Gerekli teçhizat ve personel, teknolojiye ve üretim kapasitesine bağlıdır.

3.4. Kılıflama

Yukarıda da söz edildiği gibi, pul işlemenin sonunda ortaya çıkan, 75 200 mm çaplı bir silisyum pulun üzerinde tekdüze sıralanmış yüzlerce tümdevredir. Kullanıcının bunları kendi sistemine bağlayabilmesi için yapılan pul inceltme, keserek kırmıklara ayırma, bozukları ayıklama, kılıfa yapıştırma, tel bağlama ve kılıfı kapatma işlemlerinin tümüne kılıflama (encapsulation) denmektedir. Metal, seramik ve plastik tipte kılıflar kullanmak mümkündür. Bir kırmığın maliyeti, kırmığın kendi maliyetinden yüksek olabilmektedir.

Gerekli yatırım, kullanılacak kılıf tipine ve üretim kapasi tesine bağlıdır. YİTAL, 200 kırmık/gün kılıflama kapasite sinde çalışabilecek cihazlara sahipken (metal veya seramik) TESTAŞ'ın tam otomatik cihazlarla plastik tipte kılıflama olanağı vardır.

Personel sayısı da kılıflama teknolojisine ve üretim miktarına bağlıdır, örneğin, otomatik olmayan cihazlara sahip YİTAL'in, sözkonusu kapasite için günde 8 saat çalışacak 3 operatöre gereksinimi vardır.

3.5. Test

Üretim aşamalarının aralarında kalite kontrolü, kılıflama öncesi kırmıkların elektriksel ayıklanma ve kılıflama sonrası elektriksel, mekanik ve güvenilirlik denemeleri, tümdevre üretiminde test işlemlerini oluşturur. Proses içi ölçmeler, girdilerin gözden geçirilmesi ile başlayıp, eleman testlerine kadar sıralanabilir. Ayrıca, kılıflama işlemleri sırasında yapılan özel testlerde vardır. Testlerden geçmeyen Si pullar ve kırmıklar, mümkün olduğunca erken seçilip atılmalıdır. Aksi takdirde, işe yaramayacak malzemeyi işleme tabi tutmak para kaybı olacaktır.

Testlerden en çok önem taşıyanı en büyük yatırımı gerektirmesi nedeniyle fonksiyonel testlerdir, özellikle VLSI devrelerin gerçekten sağlam olduğunu söylemek zordur. Ayrıca, kimi durumlarda bir kırmığın bozuk olmayan kısımlarını müşteriye daha ucuza satmak da mümkün olabilmektedir, örneğin 512 Kbit'lik bir bellek kımlğında bir tranzistor çalışmasa, o tranzistorun bulun duğu kırmık yarısı ve o yarıyı adresleyen tümdevre bacağı yoksayılarak, kırmık 256 Kbit'lik gibi satılabilir.

Dolayısıyla test işlemi yalnızca "çalışır çalışmaz" biçi minde değil, çeşitlemeye elverir biçimde olmalıdır.

4. Y İTAL'da VLSI Y apımı

Başlangıçta 10 mm en küçük geometrili, lineer bipolar tümdevrelerin ilk örneklerini (prototip) ve gerektiğinde pilot üretimini gerçekleştirmek, ayrıca bilgi toplama, bilgiyi özümleme, ilgili teknolojileri ülke koşullarına uyar lama gibi araştırmalarda bulunmak üzere kurulmuş olan YİTAL, öngörülen işlerin büyük bir bölümünü yapmaya elverecek teçhizat ile donatılmıştır. Ancak, VLSI tekno lojisinin gerektirdiği 3 mm'lik en küçük geometriye inebilmek, en yaygın kullanım gören digital CMOS tekno lojisini uygulayabilmek ve benzer teknolojileri daha yakından takip edebilmek için laboratuara ek teçhizatın konulması gerekmekteydi. Bunun için bugüne kadar izlenen yol aşağıda açıklanmıştır.

İTÜ Elektrik Elektronik Fakültesi ve TELETAŞ'ıri da katılımları ile konu üzerinde bir proje başlatılmış, projenin parasal kaynağı NATO İstikrar için Bilim (Science for Stability, SFS) programı olmuştur. Danışman olarak Belçika IMEC (Interuniversity Microelectronic Center) Laboratuarından yardım istenmiştir. SFS desteğinin başlangıçta kabaca 0.6 milyon ABD doları olması, buna karşılık YİTAL'de bulunmayan iyon ekici, LPCVD, "doğ rudan pul üzerinde adımlayıcı (direct step on vvafer)", metal tozuyucu (sputter) ve reaktif iyon aşındırma cihazlarıyla bazı gerekli aksamın tutarının çok yüksek olması, bazı cihazların ikinci elden alınmasını zorunlu kılmıştır.

İlk olarak 80 000 $'a bir iyon ekici satın alınmış, labora tuara yerleştirilmiş, yenilenmesi gereken parçalar ısmarlanmıştır. Bu parçalar tamamlandığında cihaz tam anlamıyla çalışabilecek durumdadır. Cihazın sonuçtaki değerinin 130 000 $ civarında olacağı tahmin edilmek tedir.

Böylesi pahalı cihazların İyi durumda olmakla birlikte ikinci ele düşmesi ve fiyatının 1/10 oranında inmesinin en büyük nedeni, büyük firmaların teknolojiyi çok daha yakından izleme gereği duymaları ve örneğin, daha büyük çaplı silisyum pulları işleyebilecek cihazlara sahip olma istekleridir. Bu tür cihazlar dünya piyasasında aranırken, 100 mm çaplı pul işleyebilenlerinin bulunma şansının büyük olduğu görülerek, YİTAL'in 3 inç çaplı pul işleyebilme yeteneğinin bu seviyeye artırılmasına karar verilmiştir.

Uygulanacak teknolojinin seçiminde, mümkün olduğunca yeni fakat basit, açık literatürde üzerinde en çok durulan teknikleri içeren, geniş kullanım alanlı ve tasarımcıların seveceği bir teknoloji olması gözönünde bulundurulmuştur. Böylelikle, poli silisyum geçitli, n kuyulu, yerel oksitlemen CMOS (complementary MOS) teknolojisi ana hedef olarak seçilmiştir. Teknoloji, temel olarak Ohzone'nin makalesine [11] dayanmakta olup gerekli iyileştirmeler üzerinde çalışılmaktadır. Teknolo jinin n kuyulu olmasının pek çok teknik avantajının yanında, hiçbir ek proses adımı gerektirmeden aynı

kırmık üzerinde NMOS uygulanmasına izin vermesi gibi önemli bir yararı da vardır.

Laboratuarda ve tüm cihazlar üzerinde yapılacak değiştirme, geliştirme ve kurma çabalarıyla, seçilen teknolojiye ilişkin proses bilgisinin oluşturulması işi, gerektiğinde MAE çalışanlarının ve imkanlarının yardımı da alınarak laboratuar ekibince gerçekleştirilmektedir. Bir başka deyişle, bu tür teknolojilerin uygulanmasında gerekli yatırımın büyük kısmını teşkil eden "know how" için bir ücret ödenmesi söz konusu olmayacaktır.

Proje tamamlandığında, YİTAL'de zaten yapılabilen lineer bipolar standart, yarı özel ve özel tümdevrelerle, bipolar tranzistor, diyot, güneş pili gibi elemanların yanı sıra CMOS VLSI tümdevre çeşitleri, NMOS tümdevreler ve yakın gelecekte BICMOS (bipolar + CMOS) tümdevreler, DMOS tranzistorlar, çukur (trench) ve tam oksit yalıtımlı tümdevreler de yapılabilecektir. Daha da önemlisi, göreceli olarak çok küçük bir yatırımla (daha öncekilerle birlikte 3M$'dan az) tüm bu elektronik devre elemanları üzerinde araştırma geliştirme ile prototipler ve pilot üretim (20 000 kırmık/yıl kılıflanmış, 1 Mkırmık/yıl kılıflanmamış tümdevre) yapma imkanı sağlanmış olacaktır.

5. Zorluklar

YİTAL'deki çalışmaların güçleşmesine, daha da ötesi başarısının kritikleşmesine neden olabilecek, bazıları TESTAŞ'ın başına gelmiş ve gelecekte kurulması muhtemel bir tümdevre fabrikasının başına gelebilecek güçlükler aşağıda sıralanmıştır.

5.1. Personel

Teknolojinin son derece karmaşık ve çok disiplinli olması nedeniyle, konu üzerinde uzman mühendislerin yetişmesi zordur. İşin gerçek anlamda eğitimini yalnızca İTÜ yermektedir. Eğitim görmüş elemanların yurtiçinde konuyla ilgili iş bulma imkanları da hemen hemen olmadığından yetişmiş uzman bulmak zorlaşmaktadır. Öte yandan, yurtdışında bu tür uzmanlara verilen ücret 25 000 100 000 $/yıl iken, örneğin YİTAL ve TESTAŞta çalışan bir mühendisin aldığı ücret yazının kaleme alındığı tarihte 200 $/ay'ın altındadır. En büyük farka, başka nedenler de eklenince doğal olarak, bir beyin göçü olmakta, en azından uzmanlar uzmanlık alanlarını kolayca değiştirerek özel sektöre geçebilmektedirler. Nitekim TESTAŞ, temel teknik kadro sunu tamamen kaybetmiş durumdadır. YİTAL'de sağlam bir ekibin duruyor olması ise, yalnızca işin verdiği haz, şimdiye kadar verilmiş emek ve geleceğe dönük umutlar dandır. Durumun kritfrliği her objektif göz için aşikardır.

olduğunca yerli malzeme kullanmanın yollarını aramakta odaklanmıştır.

5.3. Altyapı

Tümdevre yapımı son derece karışık işlemleri gerektir mektedir. Bu işlemler için gerekli elektrik, su, deiyoize su, vakum, gazlar, hava şartlandırması (air condi tioning), cihaz ve sistemlerin bakım onarımı, yedek parça yapımı gibi altyapı hizmetleri her zaman sorun olmaktadır, örneğin sadece elektrik kesilmesi bile, işlenmekte olan bir pulun atılıp işlemlere yeniden başlanmasını gerektirebilmektedir.

YİTAL için MAE'nin verdiği en büyük destek bu konudadır. Ancak, tümdevre yapmak için kurulmuş bir fabrika öncelikle bu sorunları çözmüş olmalıdır.

5.4. Kârlılık

Dünya pazarında çok ucuza satılan tümdevreleri, Türkiye'de aynı fiyata üretmek mümkün değildir. Kârlılık ancak, yapılacak tümdevrelere Türk mühendisinin bilgi ve yaratıcılık katkısı eklenirse mümkün olabilir. Bu yüzden, özel ve yan özel tümdevretarin yapımı ağırlık kazanmalıdır. Böylece, tümdevreye aktarılmış devriye ilişkin bilgi, tasarlayanın öz malı olarak kalabilir.

5.5. Üretim

Büyük miktarda tümdevre üretmek, laboratuarda tümdevre üretmekten daha çok sorun doğuracaktır. Her ne kadar YİTAL'de bu konu Üzerinde de duruluyorsa da, Ürün verimi, cihazların çalışmama oranı (downtime), 3 vardiya çalışma; yen! pazarlar bulma gibi sorunlar bir fabrikanın kurulup kurulmamasını düşündürecek büyük lüktedir.

6. Sonuç Tümdevre üretimi, bugün için özel durumlar dışında, Türkiye için kârlı görünmemekle birlikte stratejik öneme sahip bir yüksek teknolojidir. Konu üzerinde uzman laşmış bir çekirdek kadro mevcuttur. Devlet çalışmaları desteklemeli, yetişmiş elemanları kaçırmamalı hatta yurtdışından eleman çekmelidir. Üniversitelerin ilgili birimleri bir an önce tümdevre üretimine yönelik öğretim programları açmalı, çok disiplinli bu teknoloji üzerinde yetişmiş elemanların başka pek çok alanda da hizmet verebileceği gözönünde tutularak çekingen davranılma malıdır.

Türkiye, içinde bulunduğu çağın gerisinden bir nebze de olsa ileriye gidebilmek için VLSI da yapabilmelidir. •

5.2. Malzeme

Teknolojide kullanılan malzemenin hemen hemen tamamı yurtdışından gelmek zorundadır. Gerek karşılık olan paranın bulunması, gerekse gümrükleme sorunları büyük gecikmelere neden olmaktadır. Bu yüzden, YİTAL'deki araştırma geliştirme çabalarının bir bölümü, mümkün

KAY NAKLAR

[1] Tekla S. Perry, "Kitoy and the IC", IEEE Spectrum, Dec. 1988VOİ.23.

[2] Leblebici Duran, Çilingiroğlu Uğur "Spin on «atkılama Tekniği ile Gerçekleştirilen MOS Tran zistor Dizisi", İTÜ Elek. Fak., Rapor 78.08.

[3] Leblebici Duran, İ T Ü Elek. Fak. Yarıiletken Teknolojisi ve Mikroelektronik Laboratuarı", Rapor 77.02.

[4] Işık Tacettin, "MOS ROM", MMLS tezi, İTÜ Elektrik Fak. 1980.

[5] Büğet Uğur, "Yarıiletken Teknolojisi Tranfserinde A+G Enstitülerinin Rolü, ANAEM örneği", Yarıiletken Teknolojisi ve Mikroelektronik Kongresi, TÜBİTAK ÖY 86/03.

[6] Grebene Alan B., "Bipolara and MOS Analog Inte grated Circuit Oesing", John Wiley, 1984.

f7] Colclaser Roy A., "Microelectronics: Processing and Device Design", John Wiley, 1980.

[8] Hodges David A., Jackson Horace G., "Analysis and Design of Digital Intergrated Circuits", McGravv Mili. 1983.

[9] Wolf Stanley, Tauber Richard N., "Silicon Processing for VLSI Era" Lattice Press, 1986.

[10] Nicollian E.H., Brevvs kJ.R., "MOS Physics and Tecnobgy", John Wiley, 1982.

[11] Ohzone T., Shimura H., Hiaro T., Tsuji K., "Silicon Gate n well CMOS Process by Full lon Implanta tion Technology IEEE Trans. Electron Devices, ED 27,1980.

Trafo yağı

T.E.K. Laboratuvarlarında sürekli olarak tavsiyeye şayan kalitesini ispat eden, Avusturya menşeli

TECHNOL

trafo ve şalter yağları gerek Standard orijinal varillerde ve gerekse dökme (bulk) olarak İzmit'deki depomuzdan sevkedilmektedir.

Dökme (bulk) isteyenlere, modern orijinal konteynerler ile müşteri deposuna kadar sevkiyat sağlanmaktadır.

Geniş bilgi için şirketimize başvurunuz.

EIMPAY

E n d M r i y t f Pazarlama v« Y atarım A.Ş.

Bağdat Cad. 468/1 Bostancı/fatanbul (Bostancı Polis Karakolu Karsm) Ttf. (1) 36202 42 • 43 Tatex: 29030 sayu tr Tetafax: (i) 373 13 11