晶圓尺寸轉(zhuǎn)移有無裨益，450毫米何去何從？

關(guān)于可能向450毫米晶圓轉(zhuǎn)移的辯論已經(jīng)達(dá)到了白熱化，半導(dǎo)體設(shè)備廠商與一些IC制造商—特別是英特爾公司之間的分歧進(jìn)一步加劇。

在Sematech此間舉行的一次活動(dòng)期間，在半導(dǎo)體設(shè)備和材料國際的聯(lián)合生產(chǎn)率工作組召集的閉門會(huì)議中，IC設(shè)備公司表示了對芯片聯(lián)盟的有爭議的450毫米晶圓計(jì)劃的新的擔(dān)憂。晶圓切割供應(yīng)商稱，該努力是有缺陷和被誤導(dǎo)的，并爭論說，向下一代晶圓尺寸轉(zhuǎn)移所帶來的成本好處微乎其微或根本沒有。

Sematech聲稱，通過向300到450毫米晶圓轉(zhuǎn)移，IC行業(yè)能夠隨著時(shí)間的推移把每塊晶圓的成本降低30%。然而，Sematech假設(shè)的“節(jié)省成本是不確定的，” Gartner公司的分析師Bob Johnson說。Applied Materials公司基礎(chǔ)工程組的首席技術(shù)官Iddo Hadar說，450毫米晶圓的機(jī)會(huì)將在遙遠(yuǎn)的未來，但是他把Sematech的大膽的轉(zhuǎn)移路徑比作一列“向著墻壁沖去”的溜逸列車。

Hadar是在SEMI工作組會(huì)議之后舉行的一次采訪中做上述評論的。據(jù)說，參與討論的各方包括一打左右領(lǐng)先的晶圓切割設(shè)備供應(yīng)商，其中，包括Applied、Axcelis、ASML、KLA-Tencor 和Hitachi、Advanced Micro Devices、Sematech以及TSMC也都到會(huì)；據(jù)說英特爾公司沒有參加。

英特爾長期以來就倡導(dǎo)，如果半導(dǎo)體行業(yè)要維持摩爾定律，大約在2012年就要需要建設(shè)450毫米晶圓廠。TSMC和東芝公司看來也是450毫米晶圓的支持者。

然而，晶圓切割設(shè)備提供商已經(jīng)表示不希望開發(fā)能夠處理下一代晶圓的機(jī)器，引證說研發(fā)的成本太高昂，那已經(jīng)使設(shè)備供應(yīng)商及其客戶之間的關(guān)系趨于緊張。

遭受質(zhì)疑的數(shù)字

芯片制造商似乎無所畏懼；一些芯片制造商已經(jīng)向未透露名稱的供應(yīng)商訂購了450毫米原型切割工具，VLSI Research公司的首席執(zhí)行官G. Dan Hutcheson說道。但是，450毫米晶圓的技術(shù)研發(fā)成本可能導(dǎo)致它比英特爾公司預(yù)想的時(shí)間表推出的時(shí)間要晚。“我預(yù)測450毫米晶圓會(huì)出現(xiàn)，但不是在2012年，” Hutcheson說，“我的感覺是它最晚將在2025年出現(xiàn)。”

兩大倡議

Sematech最近披露了兩項(xiàng)旨在放緩向450毫米晶圓轉(zhuǎn)移的計(jì)劃—不論它何時(shí)出現(xiàn)，它們分別是300mmPrime和國際Seamtech制造倡議的ISMI 450mm晶圓努力。在晶圓切割設(shè)備供應(yīng)商中，對300mmPrime(看來它提升了現(xiàn)有300毫米晶圓廠的效率)有著廣泛的支持，因此，排擠了對450毫米晶圓廠的需求。

今年7月在Semicon West上發(fā)布的新的更有爭議的ISMI 450mm計(jì)劃，呼吁一些芯片制造商做出從300毫米晶圓向更大晶圓的、更為直接的轉(zhuǎn)移。該計(jì)劃一經(jīng)推出，立即遭到了晶圓切割設(shè)備供應(yīng)商的抨擊，誰投資開發(fā)下一代晶圓設(shè)備的爭論被再次點(diǎn)燃。一些公司聲稱，英特爾公司—其影響深入到Sematech—指望由較大的集團(tuán)奪取對450毫米晶圓計(jì)劃的控制。

在此間舉行的ISMI討論會(huì)上，芯片聯(lián)盟控制的公司，表示它會(huì)支持300mmPrime和ISMI 450mm這兩個(gè)計(jì)劃。后來它說，會(huì)把周期時(shí)間縮短50%，并吹噓在每塊晶圓的成本上可降低30%。

Sematech官方謝絕為此文接受采訪。然而，在透露了ISMI 450mm計(jì)劃的數(shù)字之后，SEMI的全球標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)副總裁John Ellis說，Sematech的數(shù)字言之無理。“數(shù)字是有缺陷的，” Ellis，“我們對這些數(shù)字提出了質(zhì)疑?！盨ematech的經(jīng)濟(jì)模型假設(shè)450毫米切割工具將與現(xiàn)有的300毫米機(jī)器的吞吐量一樣，據(jù)SEMI透露。該模型適合大多數(shù)晶圓廠的設(shè)備，包括蝕刻、離子注入、檢查和光刻。

假設(shè)每片晶圓有400顆裸片，根據(jù)該模型，每小時(shí)吞吐量為150塊晶圓的300毫米切割工具能夠在60分鐘內(nèi)處理6萬顆裸片。更大的450毫米晶圓可產(chǎn)出920塊裸片。因此，Sematech推理說，對于下一代晶圓尺寸，具有相同晶圓吞吐量的450毫米切割設(shè)備每小時(shí)能夠處理13.8萬裸片。那正是該模型有漏洞的地方。假設(shè)更大的晶圓面積要求以更精細(xì)的幾何尺寸加工，那么， 450毫米切割工具只能期望每小時(shí)處理的裸片僅僅大約74,400片，稍微比目前的300毫米晶圓切割機(jī)器要快一點(diǎn)，Applied公司的Hadar說。

因此，為了滿足Sematech的吞吐量模型，芯片制造商將需要購買兩臺(tái)450毫米切割設(shè)備，而不是一臺(tái)設(shè)備，以處理特殊的工藝步驟，Hadar說，伴隨的成本似乎讓向450毫米晶圓轉(zhuǎn)移所獲得的好處消失殆盡。

對于芯片設(shè)備制造商來說，每個(gè)工廠需要更多的切割設(shè)備可能似乎是受歡迎的消息，但是，存在投資回報(bào)率的問題。對于IC設(shè)備供應(yīng)商來說，收回開發(fā)300毫米晶圓切割設(shè)備的初期費(fèi)用可能要花30年的時(shí)間。對于450毫米晶圓切割設(shè)備來說，“永遠(yuǎn)也不會(huì)有回報(bào)，”Hadar說。

因此，Advanced Micro Devices公司負(fù)責(zé)制造、技術(shù)開發(fā)和供應(yīng)鏈的高級副總裁Douglas Grose說，對現(xiàn)有的300毫米工廠存在最大程度地加以利用的需求。半導(dǎo)體行業(yè)必須繼續(xù)把重點(diǎn)放在較老的晶圓廠如何提高生產(chǎn)率及縮短生產(chǎn)周期上，Grose在上周由Sematech召集的一次活動(dòng)上做主題發(fā)言時(shí)表示。

目前，跨行業(yè)的實(shí)踐就是以25塊晶圓為一批把晶圓通過加工步驟，但是，大多數(shù)切割工具一次只能處理幾塊或甚至一塊晶圓，因此，放慢了整個(gè)周期的時(shí)間，他說。人們提議采用小批量制造及單片晶圓切割設(shè)備以極大地提高制造的效率，但是，它們需要全行業(yè)轉(zhuǎn)換思維，Grose說道。

AMD支持300mmPrime計(jì)劃，盡管Grose 表示芯片行業(yè)可能一天就能夠轉(zhuǎn)向450毫米晶圓。

至于說什么時(shí)候才會(huì)出現(xiàn)這種轉(zhuǎn)移，Grose告訴EE Times說，“我不知道，但是不要把我們的資源分散到450毫米晶圓”而讓300毫米技術(shù)衰退。