推動450mm硅片迅速過渡的成因分析

推動半導體業(yè)進步的兩個輪子，一個是特征尺寸縮小，今年己是22nm;另一個是硅片直徑增大。毋庸置疑，尺寸縮小總是占先。近日英特爾公布22nm的3D(三維)技術(shù)開發(fā)成功，表明一直前景不明的16nm技術(shù)可能會提前導入市場。
有關(guān)450mm硅片過渡在業(yè)界一直爭論不休。到今天為止持積極態(tài)度的已有三家，分別是英特爾、臺積電及三星。其中臺積電的態(tài)度似乎更明朗一些。如臺積電營運暨產(chǎn)品發(fā)展副總秦永沛于今年5月6日談到有關(guān)18英寸晶圓廠計劃，重申預定2013~2014年建立試產(chǎn)線，2015~2016年在臺中廠量產(chǎn)。18英寸晶圓生產(chǎn)從環(huán)保、經(jīng)濟上來看，都會比12英寸廠更有效率。
業(yè)內(nèi)對于18英寸、450mm硅片過渡持另一種觀點的是以應用材料公司為首的一批設(shè)備供應商。理由也十分清晰：開發(fā)450mm設(shè)備的費用約為200億美元，這由誰來承擔?另一方面更為實際：未來有多少訂單可能用來實現(xiàn)投資的回報率?
然而，由于近期產(chǎn)業(yè)的進步己使雙方的觀點越來越接近。如應用材料公司總裁Mike Splinter在今年Q2(二季度)的總結(jié)會上已公開表示，在2012年公司要加大450mm設(shè)備的研發(fā)投資。這表明應用材料公司已經(jīng)看出450mm硅片的大勢所趨，作為全球半導體設(shè)備的領(lǐng)頭羊，不能再有絲毫的遲疑，只有積極地跟蹤才是未來的生存之道。
影響450mm硅片過渡的關(guān)鍵
如今可能對于向450mm硅片的過渡，抱懷疑者已不多見，然而誰是真正首批的推進者，以及在什么時間過渡可能尚存有不同的看法。
因為理想的演變過程應該是剛開始時有2~3家公司建立450mm試制生產(chǎn)線，然而由于芯片制造成本下降的原因，迅速過渡到量產(chǎn)生產(chǎn)線。與之前由200mm向300mm硅片過渡的過程幾乎相同。由于在相同工藝條件下，450mm生產(chǎn)線的運作成本大約與300mm相比僅增加30%，但是由于硅片面積增大2.25倍，導致最終芯片的制造成本下降。由此激發(fā)擴充產(chǎn)能，以及更多的廠投入450mm硅片(估計全球有10家以上)。這樣的過程導致450mm硅片的市占率由小至大，如目前300mm硅片占總硅片出貨量已超過60%。因此向450mm硅片過渡的關(guān)鍵在于成本下降，而且必須同時使芯片制造商與設(shè)備制造商實現(xiàn)雙贏的局面。
至于450mm硅片的過渡時間點，臺積電選擇在2015-2016年，也即22nm-16nm的量產(chǎn)階段，可能業(yè)界存在不同的看法。因為由200mm向300mm硅片過渡時，原先估計在250nm節(jié)點，實際上推遲到130nm節(jié)點，英特爾是在2002年首次建12英寸生產(chǎn)線。因此未來450mm硅片的配套產(chǎn)業(yè)鏈將成為制約因素，導致業(yè)界產(chǎn)生有不同看法是完全正常的。
從應用材料公司角度，從1996年開始就研發(fā)300mm設(shè)備。原來以為在2000年左右就會有大量的訂單到手，實際上由于碰到2001年的網(wǎng)絡(luò)泡沫，導致實際上全球300mm設(shè)備推遲到2003年才稍有起色，所以公司的獲利點被推遲了3~4年，這樣的歷史教訓在向450mm過渡時不可能完全忘卻。
應用材料公司總裁Splinter近期在回答分析師提問有關(guān)450mm設(shè)備進程時，表示了如下看法。首先Splintre認為目前尚有大量的工作要做，如設(shè)備的自動化與腔體設(shè)計等，但是2012年公司肯定會加大投資。然而由于還不太清楚客戶究竟什么時候會下訂單，所以何時能提供樣機尚不好說。不過有些廠家正考慮在2015~2017年要進入450mm硅片的量產(chǎn)。
結(jié)語
成本下降是決定450mm硅片成功的關(guān)鍵。然而這是指芯片的制造成本，不僅與設(shè)備有關(guān)，還與配套的產(chǎn)業(yè)鏈有關(guān)。相信只有使芯片制造商與設(shè)備制造商同時實現(xiàn)雙嬴，才能持續(xù)進步與發(fā)展。因此未來向450mm硅片過渡，估計要比向300mm硅片更為復雜與困難，可能相對的周期會更長一些。