關(guān)于450mm晶圓生產(chǎn)線的爭(zhēng)論

　　另一種意見是2020年以后，VLSI Research 總裁Risto Puhakka 警告說：“IC設(shè)備開發(fā)費(fèi)用的飛漲，可能使下一代450mm晶圓廠的出現(xiàn)將延后到2020~2025年之間，比現(xiàn)有進(jìn)度延緩10年以上”。2008年1月在ISS會(huì)上，VLSI Research CEO G.Dan Hutcheson說：“450mm晶圓將會(huì)出現(xiàn)，人們開始著手研究處理問題，但從來不相信2012年就會(huì)出現(xiàn)，可能在2020~2025年左右出現(xiàn)”。IC Insights 總裁Bill Mcclean 認(rèn)為：“450mm技術(shù)可能至少需要10年才能完成，在2015年之后，450mm晶圓制程將在行業(yè)內(nèi)確定主要IC生產(chǎn)商的支配地位”。
                                                              

圖1  英特爾Mike Goldstein 雙手舉著一枚450mm晶圓，并介紹了450mm的初始材料

當(dāng)前研發(fā)450mm晶圓技術(shù)的動(dòng)向

　　英特爾于2006年成立450mm晶圓小組。2006年10月在ISMI研計(jì)會(huì)上，英特爾Mike Goldstein 雙手舉著一枚450mm晶圓(圖1)，并介紹了450mm的初始材料，他強(qiáng)調(diào)硅供應(yīng)鏈、材料加工、表征設(shè)備和晶圓規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化等方面的挑戰(zhàn)，其中最大挑戰(zhàn)來自CE直拉機(jī)，由于提拉速度慢，導(dǎo)致生產(chǎn)力下降，硅襯底成本增加。去年7月日本日礦金屬表示已開始供應(yīng)多晶硅450mm晶圓樣品。

　　臺(tái)積電于2006年對(duì)450mm晶圓的研發(fā)進(jìn)行投資。2007年4月臺(tái)積電對(duì)450mm晶圓進(jìn)行評(píng)估，臺(tái)積電將投資80~100億美元建造450mm晶圓廠。由于450mm晶圓的投資是300mm的3倍，所以臺(tái)灣地區(qū)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)業(yè)資訊服務(wù)中心(IEK)認(rèn)為，臺(tái)灣地區(qū)能投資建得起450mm的公司是臺(tái)積電、力晶半導(dǎo)體、南亞科技、茂德科技。預(yù)計(jì)未來臺(tái)灣450mm晶圓廠的產(chǎn)量將超過300mm。今年1月臺(tái)灣地區(qū)經(jīng)濟(jì)部門啟動(dòng)下世紀(jì)工作計(jì)劃，籌組450mm晶圓制程聯(lián)盟，招募臺(tái)灣地區(qū)半導(dǎo)體上下游廠加入，未來將積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，爭(zhēng)取ISMI來臺(tái)灣設(shè)立450mm晶圓試產(chǎn)線。

　　ISMI于2006年一季度成立450mm晶圓工廠體系結(jié)構(gòu)、工廠模擬、初始材料和經(jīng)濟(jì)分析4個(gè)焦點(diǎn)小組，10月在ISMI制造效率研討會(huì)上，這些小組分別報(bào)告了他們的最新工作進(jìn)展。2007年7月在Semicon West 會(huì)上，ISMI啟動(dòng)450mm項(xiàng)目，在2007年組織討論新450mm計(jì)劃，并將在2008年達(dá)到以下目標(biāo)：確保450mm硅晶圓的有效性；發(fā)展450mm工程整合指導(dǎo)和標(biāo)準(zhǔn)；建立450mm工廠集成原型測(cè)試平臺(tái)。2007年11月在夏威夷召開的ITRS下屬ITPC(半導(dǎo)體行業(yè)國際會(huì)議)上正式將450mm晶圓作為會(huì)議基本議題?？磥?，450mm將逐步納入ITRS的規(guī)劃中。2007年10月全球半導(dǎo)體制造聯(lián)盟Sematech準(zhǔn)備建一家工廠綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)“制造廠，以推動(dòng)450mm設(shè)備的發(fā)展，工廠將建于美國德克薩斯州奧斯汀市，計(jì)劃造450mm交互式實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

誰為研發(fā)450mm晶圓設(shè)備買單？

　　眾所周知，研發(fā)300mm晶圓設(shè)備的買單都是由設(shè)備廠自掏腰包。可是，研發(fā)450mm設(shè)備情況就不同了，因?yàn)橥度胩?，設(shè)備廠不再愿意單方承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，要與芯片廠共擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。WNK公司副總裁Daren Dance明確表示：“考慮到300mm晶圓未能在預(yù)期時(shí)間段內(nèi)推出的歷史，以及它對(duì)供應(yīng)面的可怕影響，很容易看出為什么設(shè)備廠非常關(guān)心誰為晶圓尺寸的再次擴(kuò)大(450mm)買單？”VLSI Research總載Risto Ruhakka 認(rèn)為：“如果系統(tǒng)研發(fā)成本遵循同樣昂貴的300mm時(shí)代的指數(shù)曲線，則設(shè)備工業(yè)將無法負(fù)擔(dān)450mm廠所需加工設(shè)備的開發(fā)費(fèi)用。在這種情況下，總體IC設(shè)備業(yè)將耗費(fèi)1020億美元用于450mm設(shè)備，而目前還不清楚，誰將為研發(fā)450mm設(shè)備買單？”2005年9月日本東京電子(TEL)CEO Tetsuro Higashi 在國際半導(dǎo)體制造論壇(ISSM)會(huì)上直言不諱地指出:”研究450mm晶圓的IC設(shè)備買單應(yīng)由雙方來共同承擔(dān),雙方分享風(fēng)險(xiǎn)和利潤”。他呼吁設(shè)備廠與芯片廠必須加強(qiáng)合作,共同承擔(dān)越來越多的研發(fā)成本,在開發(fā)下一代設(shè)備期工藝和晶圓尺寸方面要避免過去(指300mm設(shè)備)的錯(cuò)誤,合作將幫助產(chǎn)業(yè)避免過去的錯(cuò)誤。

　　為此，去年10月全球頭號(hào)IC設(shè)備廠應(yīng)用材料表示：“目前內(nèi)部沒有任何450mm晶圓廠設(shè)備的研發(fā)計(jì)劃，而300mm晶圓廠在經(jīng)濟(jì)規(guī)模、良率、效能、生產(chǎn)力都有極多的改進(jìn)空間”。

450mm晶圓規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)

　　在去年7月Semicon West會(huì)上，討論了450mm晶圓規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，推薦厚度比300mm厚50mm，達(dá)825mm，這是為了保證制造和加工過程中晶圓的完整性。由于450mm晶圓直徑/厚度比的增大，將加大熱處理過程中晶圓的滑落和破裂風(fēng)險(xiǎn)，該風(fēng)險(xiǎn)來自溫度梯度和重力帶來的應(yīng)力。另外，晶圓的彎曲性在制造過程中的退化，會(huì)給光刻、退火多個(gè)制程帶來麻煩。為此，450mm設(shè)備必須全自動(dòng)化。關(guān)于450mm晶圓一批的數(shù)量問題也進(jìn)行了討論，一批是25枚好還是13枚好。

　　由此看來，建造450mm晶圓生產(chǎn)線是大勢(shì)所趨，最早建成450mm晶圓廠的時(shí)間是2012年左右，由于建一座月產(chǎn)12~15萬片的450mm晶圓廠需投資120~150億美元，所以450mm晶圓技術(shù)、建廠、量產(chǎn)等方面都需要多方合作，甚至建立聯(lián)盟，包括芯片廠、設(shè)備廠、材料廠、化工廠等，只有這樣，才能加速450mm晶圓前進(jìn)的步伐。