450mm晶圓將緩行

為了提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和利潤，近年來晶圓面積不斷擴大，大約每10年升級一次。1991年業(yè)界開始投產(chǎn)200mm晶圓，2001年起步向300mm晶圓過渡，依次類推，ITRS(國際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖)和摩爾定律都認(rèn)為，2012年是向走向450mm晶圓的元年。的確，少數(shù)巨型企業(yè)如Intel、三星和臺積電表示了肯定的態(tài)度，為2012年過渡到450mm而做著準(zhǔn)備，與制造設(shè)備、材料廠商開展協(xié)商以便供應(yīng)設(shè)備和材料，同時進行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化方面的工作。他們設(shè)想，向450mm過渡就像以往向300mm過渡一樣，可以增加向用戶提供的價值，生產(chǎn)率翻番。據(jù)說，三家公司間也開展合作，打算2012年進入試生產(chǎn)階段。與此同時，三家公司倒也并未把話說絕，存有保留，有表示要繼續(xù)評估之說。

總體來說，今年業(yè)界對向450mm過渡采取了比去年慎重的態(tài)度，究竟風(fēng)險太大，估算一條生產(chǎn)線的成本最多將超過250億美元，幾乎是300mm線的10倍。單憑期望值而不作客觀利益分析就貿(mào)然投資，今天怕沒有哪家半導(dǎo)體企業(yè)具有這樣雄厚的實力。其次，一些技術(shù)問題尚不成熟，如92.5um的晶圓厚度等還有待繼續(xù)驗證。今年7月在SEMICON West會議上，大多與會者均贊同第一個發(fā)言的日本Elpida公司社長坂本幸雄所說：“雖然目前面臨著很多難題，但半導(dǎo)體的未來仍然值得我們?nèi)ヌ魬?zhàn)”，反映了大家的心態(tài)。SEMI（國際半導(dǎo)體設(shè)備和材料協(xié)會）在8月的《SEMI Global Update》上發(fā)表了“向450mm晶圓過渡的5大誤區(qū)”一文，它的主要觀點稱：“目前并不是向450mm過渡的最佳時期，而且恐怕今后也不會來臨”，表示了一種頗為悲觀的態(tài)度。

SEMI 2005年發(fā)表的白皮書即說，半導(dǎo)體業(yè)界對于先端工藝的研發(fā)投資并未增加。電子產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)費用近年常感不足，企業(yè)為了能生存下去，對研發(fā)費用不得不嚴(yán)加限制。又據(jù)IC Insights公司報道，世界半導(dǎo)體公司為追求技術(shù)工藝發(fā)展，1990~2007年期間研發(fā)費的年均增加率為12.7%，達(dá)457億美元，而同期銷售值的增長率為9.9%，17年間業(yè)界研發(fā)費年平均占其銷售值高達(dá)15%，且其年增長率高出銷售值2.8個百分點，半導(dǎo)體業(yè)研發(fā)開支難以為繼不言而喻。

針對這種情況，SEMI和ISMI(International SEMATECH Manufacturing Initiative—美國國際半導(dǎo)體技術(shù)制造協(xié)會)于2年半前設(shè)立了一個EPWG(Equipment Productivity Working Group)設(shè)備生產(chǎn)率工作組對過渡450mm晶圓問題進行了研究，得出的明確結(jié)論是：“此非其時”。它提出的5條理由或稱5個誤區(qū)如下：

1. 晶圓尺寸每10年擴大1.5倍

隨著近年半導(dǎo)體業(yè)的增長率逐漸趨緩，10年擴大1.5倍事實上已做不到，今后會超過10年。從投資費用/生產(chǎn)效果的分析來看，10年一變不過是神話罷了。

2. die增大要求走向450mm晶圓

一般認(rèn)為，由于die增大，晶圓將隨之?dāng)U大?？蓳?jù)分析今天die尺寸已經(jīng)到頭，甚至還會縮小，晶圓已無擴大必要。

3. 圓片增大將節(jié)減芯片成本

經(jīng)對現(xiàn)有器件成本的分析，450mm圓片估計占芯片成本的10%，而組裝、封裝和測試的成本正逐漸提升，成為業(yè)界無論技術(shù)還是經(jīng)濟上面臨的重大課題。

4. 晶圓尺寸擴大會顯著提高生產(chǎn)率

據(jù)EPWG的成本研究，生產(chǎn)率的提高大多不是因為晶圓尺寸的擴大，而是由于使用的生產(chǎn)設(shè)備所致。以300mm晶圓為例，生產(chǎn)率的提高主要即來自生產(chǎn)手段，如前端開放式統(tǒng)一槽和自動材料處理系統(tǒng)等。可這些設(shè)備因受處理面積的限制，并不適用于450mm晶圓。

5. 晶圓尺寸變革是促進半導(dǎo)體業(yè)進展的唯一途徑

多少年來半導(dǎo)體業(yè)以遵循摩爾定律的技術(shù)發(fā)展為首要原動力，實際上，當(dāng)今半導(dǎo)體業(yè)的投資選擇和經(jīng)營決策須看產(chǎn)品的應(yīng)用和消費變化，單一依靠技術(shù)進步將帶來極大的風(fēng)險?，F(xiàn)在已是消費者主導(dǎo)時代，半導(dǎo)體業(yè)將以多品種、小批量生產(chǎn)為主以迅速適應(yīng)市場的變化。產(chǎn)品市場化的先后和量產(chǎn)時間的快慢將決定企業(yè)的成敗。

環(huán)顧當(dāng)前世界，半導(dǎo)體產(chǎn)能主要仍集中于200mm和300mm晶圓，我們看到了有出售200mm生產(chǎn)線的，但建設(shè)300mm的企業(yè)仍時有所聞，300mm正當(dāng)時。事物總是要發(fā)展的，鑒于當(dāng)前經(jīng)濟、技術(shù)種種形勢，轉(zhuǎn)向450mm晶圓很有可能會延緩，但就此止步300mm恐怕是危言聳聽。