Fabrication des capteurs. Qui peut m'éclairer ?

Tonton-Bruno · Février 12, 2012, 11:00:25

Bonjour.

Pour la fabrication des capteurs, j'ai quelques bribes d'informations, mais je ne sais pas les relier.

Je sais qu'il faut des fonderies spécialisées, et aussi des stepper pour les graver.

Je sais qu'il y a des galettes (wafers*) de différents diamètre, et beaucoup de déchets sur les grands capteurs à cause des pixels morts.

J'ai l'impression qu'une fonderie sert à préparer les galettes de silicium qui sortent pré-câblées, avec des photosites d'une taille bien déterminées, et des possibilités de câblage déjà déterminées.

J'ai l'impression que le stepper sert à tailler dans les galettes les capteurs désirés, en finissant le câblage du circuit, sans doute en brulant certaines connexions et pas d'autres.

C'est ce que je suppose, mais je n'en suis pas certain, et tous ceux qui pourraient m'aider à mieux connaître ce sujet en sont d'avance remerciés.
*Wafer est un mot anglais qui veut tout simplement dire "gaufrette", mais il me semble qu'en français, quand on ne veut pas employer le mot "wafer", on parle de galettes et pas de gaufrettes.

pasol · Février 12, 2012, 11:05:10

Bonjour,

voir par exemple ici : http://www.abcelectronique.com/divers/dossiers/techno_ci/index.phtml

Tonton-Bruno · Février 12, 2012, 11:51:47

Merci pasol !

Cela me semble confirmer ce que je pensais à propos du Wafer.

pasol · Février 12, 2012, 13:00:15

Il y aussi ce site un peu ancien, il date de 2003, mais le principe n'a pas du énormément changer, si ce n'est les machines.

http://www.x86-secret.com/popups/articleswindow.php?id=64

Bonne lecture

seba · Février 12, 2012, 13:18:17

Le dessin de toutes les gravures est réalisé par photolithographie, non ?
Les steppers sont les machines qui projettent ces dessins sur les wafers.

Jean-Claude · Février 12, 2012, 13:44:50

Le terme de fondeur que l'on emploie est tout à fait inaproprié

Une fonderie au sens classique de terme est un des lieux les plus sordides et sales qui puisse exister sur terre, on fond les métaux et on les coule, ça fume ça pue. c'est plein de poissière partout.

Au contraire la fabrication des chip (un capteur n'est qu'un chip particulier) se fait dans les conditions de propreté les plus exigeantes qui soient.
Les conditions d'élaboration des chip sont bien plus drastiques que celles de l'élaboration de produits injectables stériles, la moindre particule microscopique va donner un défaut au chip et le rendre inutilisable. Le travail se fait en salles blanches et combinaisons totales, les fluides utilisés sont d'une purté absolue etc....

Tonton-Bruno · Février 12, 2012, 16:56:58

Merci pour tous ces détails.

Cela me conforte dans l'idée que les capteurs d'appareil photo doivent coûter cher, et qu'il faut dimensionner la "fonderie" en fonction du nombre de pièces à produire.

Si la fonderie est dimensionnée pour produire 1.000.000 de capteurs, elle ne pourra jamais en fabriquer 1.500.000, et le coût total des opérations sera sensiblement le même qu'elle produise 200.000 capteurs ou 1.000.000 de capteurs.

J'ai en fait 2 idées derrière la tête :

1 - Le coût des capteurs varie grandement selon les quantités commandées.
Un capteur unique vendu sur un boîtier pro à 100.000 ou 200.000 unités au maximum
coûte 4 à 8 fois plus cher qu'un capteur vendu sur un boîtier semi-pro à 1.000.000 d'exemplaires.

2 - Il faut commander la totalité d'un coup, et on ne peut pas faire une deuxième série.
Plus exactement, pour faire une deuxième série, il faudrait commander la même quantité que la première fois, et les coûts seraient aussi élevés.
De plus, comme la technologie aurait évolué entre-temps, ce serait du gaspillage, car la dernière techno du moment permet d'avoir mieux pour moins cher.

rsp · Février 12, 2012, 17:20:15

Deux idées partiellement fausses.
Le coût varie essentiellement en raison de la surface du composant : plus il occupe de place, moins on peut en graver sur un wafer ; plus il occupe de surface plus il risque d'avoir un défaut (s'il y a trois défauts par wafer (c'est un exemple) sur une wafer de 600 capteurs de compact, ça ne fait mettre à la poubelle que 3 capteurs sur 600 ; si ce sont des FF et qu'il y en a dix sur le wafer, c'est 30% de la production qui est à jeter en moyenne). Donc un capteur FF ne peut pas coûter moins que 2,56 x le cout d'un APS-C.
La fonderie de circuits intégrés supporte généralement une deuxième commande, dans des quantités quelconques. Ce qui change, c'est le prix. Chaque lancement en fabrication a un coût fixe minimal quelle que soit la quantité produite. En général, une fois les masques réalisés, on fait un premier "run" qui permet de sortir des prototypes. Ces prototypes permettent de vérifier que la conception est bonne, que la production marche. Ils sont soumis à tout un tas de tests (fonctionnels, de performance, de tenue à l'environnement) et certains sont ensuite passés à la moulinette pour vérifier qu'ils ne sont pas tombés en marche. Il y a, en plus des puces qu'on veut obtenir, d'autre composants et motifs de test spécifiques qui sont gravés en même temps. Ensuite, pendant la production, on se servira de ces motifs de test et de ces composants pour vérifier la qualité du lot produit.

Tonton-Bruno · Février 12, 2012, 17:50:56

Merci rsp.

Si je comprends bien, on pourrait refaire aujourd'hui une nouvelle série de capteurs 12MP de D700, et le coût unitaire serait le même quelles que soient les quantités (raisonnables) commandées, car on réutiliserait les masques déjà fabriqués lors du premier lancement.

C'est ça ?

Couscousdelight · Février 12, 2012, 20:59:12

Je te conseil ceci, c'est sur la fabrication des puces en générale, mais c'est exactement le même process industriel que les capteurs, sauf qu'on parlera pas ici de micro lentilles et filtres RGB mais de la circuiterie :
http://www.x86-secret.com/popups/articleswindow.php?id=64

Verso92 · Février 13, 2012, 07:44:13

Citation de: LucienBalme le Février 12, 2012, 17:50:56
Merci rsp.

Si je comprends bien, on pourrait refaire aujourd'hui une nouvelle série de capteurs 12MP de D700, et le coût unitaire serait le même quelles que soient les quantités (raisonnables) commandées, car on réutiliserait les masques déjà fabriqués lors du premier lancement.

C'est ça ?

A condition que la filière technologique soit toujours disponible, ce qui n'est pas toujours le cas (l'obsolescence est rapide)...

rsp · Février 13, 2012, 19:45:34

Citation de: Verso92 le Février 13, 2012, 07:44:13
A condition que la filière technologique soit toujours disponible, ce qui n'est pas toujours le cas (l'obsolescence est rapide)...

C'est tout à fait ça : le problème est que la filière technologique soit encore active. Pour faire simple, il faut que la finesse de gravure n'ait pas changé depuis la conception.
Mais ce que j'ai écrit est adapté de ce que j'ai appris sur les circuits intégrés en général, les capteurs de réflex ont une particularité : leur taille est fixée par autre chose que par la technologie...

Tonton-Bruno · Février 14, 2012, 10:27:53

Je continue donc à penser qu'il n'est plus possible de fabriquer aujourd'hui le capteur 12MP qui a équipé les D3, D700 et D3S.

En gros le scénario a dû être :

D3 ---> Commande d'un lot de 150.000 prix assez élevé.
Très gros succès commercial.
Décision de doubler la production du D700 initialement palnifiés.
---> commande de 1.000.000 d'unités, très peu chères vu la quantité et l'absence de phase de lancement.
Equipement du D3S avec ce capteur plus une version améliorée du CAN.
Fin de la série, impossible d'en fabriquer d'autres.

Pour le D800, le fait d'acheter le capteur à Sony a sans doute permis à Nikon de l'obtenir à un prix bien moindre que s'il s'était agi d'un capteur "maison", et d'obtenir un prix de vente de l'appareil autour de 3000$ au lieu de 4000$.

Ce ne sont bien sûr que des suppositions.