為了提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和利潤(rùn)，近年來(lái)晶圓面積不斷擴(kuò)大，大約每10年升級(jí)一次。1991年業(yè)界開(kāi)始投產(chǎn)200mm晶圓，2001年起步向300mm晶圓過(guò)渡，依次類推，ITRS(國(guó)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(tái)積電表示了肯定的態(tài)度，為2012年過(guò)渡到450mm而做著準(zhǔn)備，與制造設(shè)備、材料廠商開(kāi)展協(xié)商以便供應(yīng)設(shè)備和材料，同時(shí)進(jìn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化方面的工作。他們?cè)O(shè)想，向450mm過(guò)渡就像以往向300mm過(guò)渡一樣，可以增加向用戶提供的價(jià)值，生產(chǎn)率翻番。據(jù)說(shuō)，三家公司間也開(kāi)展合作，打算2012年進(jìn)入試生產(chǎn)階段。與此同時(shí)，三家公司倒也并未把話說(shuō)絕，存有保留，有表示要繼續(xù)評(píng)估之說(shuō)。
總體來(lái)說(shuō)，今年業(yè)界對(duì)向450mm過(guò)渡采取了比去年慎重的態(tài)度，究竟風(fēng)險(xiǎn)太大，估算一條生產(chǎn)線的成本最多將超過(guò)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(méi)有哪家半導(dǎo)體企業(yè)具有這樣雄厚的實(shí)力。其次，一些技術(shù)問(wèn)題尚不成熟，如92.5um的晶圓厚度等還有待繼續(xù)驗(yàn)證。今年7月在SEMICON West會(huì)議上，大多與會(huì)者均贊同第一個(gè)發(fā)言的日本Elpida公司社長(zhǎng)坂本幸雄所說(shuō)：“雖然目前面臨著很多難題，但半導(dǎo)體的未來(lái)仍然值得我們?nèi)ヌ魬?zhàn)”，反映了大家的心態(tài)。SEMI（國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備和材料協(xié)會(huì)）在8月的《SEMI Global Update》上發(fā)表了“向450mm晶圓過(guò)渡的5大誤區(qū)”一文，它的主要觀點(diǎn)稱：“目前并不是向450mm過(guò)渡的最佳時(shí)期，而且恐怕今后也不會(huì)來(lái)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(shuō)，半導(dǎo)體業(yè)界對(duì)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(fèi)用近年常感不足，企業(yè)為了能生存下去，對(duì)研發(fā)費(fèi)用不得不嚴(yán)加限制。又據(jù)IC Insights公司報(bào)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(fèi)的年均增加率為12.7%，達(dá)457億美元，而同期銷售值的增長(zhǎng)率為9.9%，17年間業(yè)界研發(fā)費(fèi)年平均占其銷售值高達(dá)15%，且其年增長(zhǎng)率高出銷售值2.8個(gè)百分點(diǎn)，半導(dǎo)體業(yè)研發(fā)開(kāi)支難以為繼不言而喻。
針對(duì)這種情況，SEMI和ISMI(International SEMATECH Manufacturing Initiative—美國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)制造協(xié)會(huì))于2年半前設(shè)立了一個(gè)EPWG(Equipment Productivity Working Group)設(shè)備生產(chǎn)率工作組對(duì)過(guò)渡450mm晶圓問(wèn)題進(jìn)行了研究，得出的明確結(jié)論是：“此非其時(shí)”。它提出的5條理由或稱5個(gè)誤區(qū)如下：
1. 晶圓尺寸每10年擴(kuò)大1.5倍
隨著近年半導(dǎo)體業(yè)的增長(zhǎng)率逐漸趨緩，10年擴(kuò)大1.5倍事實(shí)上已做不到，今后會(huì)超過(guò)10年。從投資費(fèi)用/生產(chǎn)效果的分析來(lái)看，10年一變不過(guò)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(huì)縮小，晶圓已無(wú)擴(kuò)大必要。
3. 圓片增大將節(jié)減芯片成本
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有器件成本的分析，450mm圓片估計(jì)占芯片成本的10%，而組裝、封裝和測(cè)試的成本正逐漸提升，成為業(yè)界無(wú)論技術(shù)還是經(jīng)濟(jì)上面臨的重大課題。
4. 晶圓尺寸擴(kuò)大會(huì)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?yàn)榫A尺寸的擴(kuò)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(lái)自生產(chǎn)手段，如前端開(kāi)放式統(tǒng)一槽和自動(dòng)材料處理系統(tǒng)等?？蛇@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(jìn)半導(dǎo)體業(yè)進(jìn)展的唯一途徑
多少年來(lái)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(dòng)力，實(shí)際上，當(dāng)今半導(dǎo)體業(yè)的投資選擇和經(jīng)營(yíng)決策須看產(chǎn)品的應(yīng)用和消費(fèi)變化，單一依靠技術(shù)進(jìn)步將帶來(lái)極大的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)在已是消費(fèi)者主導(dǎo)時(shí)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(chǎng)的變化。產(chǎn)品市場(chǎng)化的先后和量產(chǎn)時(shí)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(shí)有所聞，300mm正當(dāng)時(shí)。事物總是要發(fā)展的，鑒于當(dāng)前經(jīng)濟(jì)、技術(shù)種種形勢(shì)，轉(zhuǎn)向450mm晶圓很有可能會(huì)延緩，但就此止步300mm恐怕是危言聳聽(tīng)。
下載文檔
