臺(tái)積電：14nm節(jié)點(diǎn)延期，都怪設(shè)備商不給力

在Semicon Taiwan半導(dǎo)體設(shè)備展上，晶圓代工大廠臺(tái)積電(TSMC)的高層指出，要趕上 14奈米節(jié)點(diǎn)芯片在2015年的量產(chǎn)時(shí)程，時(shí)間已經(jīng)不多了，但設(shè)備業(yè)者卻動(dòng)作太慢。臺(tái)積電認(rèn)為，要讓 14奈米芯片達(dá)到成本效益，需要采用下一代微影技術(shù)以及 18寸晶圓，但設(shè)備業(yè)者在這兩方面都沒有趕上晶圓代工業(yè)者的時(shí)間表。

臺(tái)積電研發(fā)資深副總蔣尚義(Shang-Yi Chiang)表示：“我們一天比一天更擔(dān)心?！本A廠的產(chǎn)能需要達(dá)到每小時(shí)100片以上晶圓片，但到目前為止，超紫外光(EUV)微影技術(shù)產(chǎn)量最多僅能達(dá)到每小時(shí)5片晶圓；其它兩種采用多重電子束直寫方案的備選微影技術(shù)，一小時(shí)的產(chǎn)量甚至不到1片晶圓。

“臺(tái)積電在幾個(gè)月之前就提出了我們的 18寸晶圓愿望清單，但有部分設(shè)備業(yè)者認(rèn)為那太趕了，所以現(xiàn)在我們也不知道確切的時(shí)間表將會(huì)如何；”蔣尚義接受EETimes編輯訪問時(shí)指出：“我們可能得采取轉(zhuǎn)換至0.13微米制程時(shí)的做法，當(dāng)時(shí)有部分產(chǎn)能是采用8寸晶圓，有部分是采用12寸晶圓。”

臺(tái)積電目前計(jì)劃在新竹的Fab 12建置一條18寸晶圓試產(chǎn)線，然后在臺(tái)中設(shè)置量產(chǎn)線；更大尺寸的晶圓片將有助于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)趕上摩爾定律(Moore's Law)的腳步，并將IC制造成本降低至少30%。18寸晶圓可讓代工業(yè)者減少晶圓廠數(shù)量，并因此節(jié)省大量的土地與人力成本。

舉例來(lái)說，為了達(dá)到3,200萬(wàn)片8寸約當(dāng)晶圓的產(chǎn)能需求，若以現(xiàn)在的12寸晶圓進(jìn)行生產(chǎn)，臺(tái)積電得雇用2萬(wàn)7,000名工程師維持29座廠房營(yíng)運(yùn)，但如果采用18寸晶圓，只需要2萬(wàn)名工程師、22座廠房?！?8寸晶圓不是一個(gè)技術(shù)議題，而是一個(gè)在這些日子以來(lái)比技術(shù)更重要的經(jīng)濟(jì)議題?！笔Y尚義表示。


18寸晶圓可讓業(yè)者節(jié)省土地與人力成本

在微影技術(shù)方面，目前的193奈米浸潤(rùn)式微影系統(tǒng)將使用于臺(tái)積電目前正在量產(chǎn)的28奈米節(jié)點(diǎn)，以及下一代的20奈米節(jié)點(diǎn)制程；但在20奈米節(jié)點(diǎn)部分，晶圓廠會(huì)需要用到雙重圖形(double patterning)方案，基本上就是讓晶圓片透過某種程序曝光兩次，以畫上更細(xì)的線條。

而到了14nm節(jié)點(diǎn)，以浸潤(rùn)式微影設(shè)備做雙重圖形，對(duì)許多客戶來(lái)說價(jià)格會(huì)變得非常高，所以臺(tái)積電將在兩周內(nèi)開始測(cè)試ASML的3100系列EUV微影設(shè)備原型機(jī)；該公司已經(jīng)開始測(cè)試Mapper Lithography的電子束微影設(shè)備，并計(jì)劃在明年裝設(shè)另一臺(tái)由KLA Tencor提供的電子束微影設(shè)備。

“如果我們無(wú)法讓EUV或電子束微影設(shè)備，達(dá)到每小時(shí)100片晶圓的產(chǎn)量，我們可能會(huì)看到很少有客戶愿意繼續(xù)邁向更精細(xì)的制程技術(shù)節(jié)點(diǎn)，因?yàn)槌杀緦?shí)在太高?！笔Y尚義表示，臺(tái)積電計(jì)劃在2015年量產(chǎn)14nm節(jié)點(diǎn)制程，所以：“我們必須在明年決定要用哪一種微影設(shè)備。如果我們繼續(xù)專注于采用193奈米浸潤(rùn)式微影，稍后要轉(zhuǎn)換至EUV會(huì)變得很困難，而且設(shè)計(jì)規(guī)則必須要根據(jù)所選擇的微影技術(shù)來(lái)定義，所以時(shí)間真的很趕。”


14奈米制程節(jié)點(diǎn)所需的微影技術(shù)成本飆高

蔣尚義表示，浸潤(rùn)式微影技術(shù)在14奈米節(jié)點(diǎn)會(huì)變得非常昂貴，顛覆以往每升級(jí)一個(gè)節(jié)點(diǎn)、資本設(shè)備支出會(huì)減半的原則；而雖然EUV與電子束微影設(shè)備的成本也很高，估計(jì)至少需要1.2億美元，但還是會(huì)比以浸潤(rùn)式微影技術(shù)進(jìn)行雙重圖形來(lái)得便宜許多。他并指出，電子束與EUV設(shè)備的價(jià)格差不多，但目前正在進(jìn)行測(cè)試的電子束微影設(shè)備不需要光罩，所以成本會(huì)比EUV微影技術(shù)稍低一些。