半导体也将迎来“人人都是制造商”的时代?

2013-03-27 00:54:08来源: 技术在线
   
笔者对2013年2月17~21日于美国旧金山举行的半导体电路技术国际会议“IEEE International Solid-State Circuits Conference(ISSCC) 2013”,进行了采访取材。由于是电路技术方面的学会,因此发表者方大多是IDM(垂直整合型半导体厂商)及无厂企业,但令人印象深刻的却是代工企业的巨大影响力。,很多来自新兴市场国家的不太知名的无厂企业在ISSCC上发表采用32nm及28nm工艺最尖端工艺技术的LSI,这种情况已变得相当普遍。其背景在于台积电(TSMC)等巨型代工企业提供的工艺技术已广泛渗透业界,成为共同的技术基础。

       而另一方面,能够提供32nm、28nm乃至20nm以后工艺技术的半导体厂商却只有台积电及GLOBALFOUNDRIES等4、5家。其原因在于,使用这些尖端工艺的半导体工厂(Fab)的设备投资额上升到了超过5000亿日元的水平。这样便形成了半导体厂商及设备厂商被这些代工企业掐住要害的状态。与巨型代工企业交往不力的企业面临着无法确保尖端工艺的SoC产能的风险。

       在这种情况下,基于“逆向”思维的新型半导体生产技术的开发在日本展开。这就是以日本产业技术综合研究所(产综研)为中心推进开发的“微型 Fab”。目前尖端SoC的生产使用300mm晶圆,预计2015年以后将导入450mm晶圆。而微型Fab的目标是利用0.5英寸(约12.5mm)的硅晶圆来生产半导体。由于晶圆如此之小,因此芯片的产量最多只有数个~100个。即便每天全负荷生产,年产量也不过50万个左右。

       而实际上,业内想以这一规模生产半导体的需求十分强烈。据产综研推算,目前的半导体市场有大约一半产品在生命周期内的产量不到100万个。工业设备及医疗器械使用的半导体部件很多都属于这种情况。对于以这一规模来生产半导体的厂商来说,将生产委托给巨型代工企业的话效率太低,而且自由度也很小,而利用更小规模的工厂来轻松生产的话,则更容易提高生产效率及投资效率。由于目前不存在这种生产环境,因此有越来越多的观点指出,“对很多企业来说,半导体设计的自由度日趋降低,要想开发出富有有趣创意的器件,是越来越难了”(微型Fab开发项目总负责人、日本产综研纳米电子研究部门微系统小组组长、 Fab系统研究会代表原史朗)。

       日本产综研2010年面向微型Fab开发成立了“Fab系统研究会”,日立制作所、东芝、村田制作所等60多家公司参加了该组织。2012 年产综研又以其中的中小企业为中心成立了“微型Fab技术研究组合”,以实用化为目标加快了开发。该研究组合计划开发支持CVD、光刻、离子注入等各单元工艺的制造装置,将各装置的宽度统一为约30cm,并将这些装置连接起来构筑生产线。处理时间方面的目标是每道工序1分钟,力争在数小时内完成半导体制造的所有工序。构筑一条产生线所需要的投资额设想为5亿日元左右,也就是说,只有最尖端的300mm生产线的1/1000。对于有些身家的富豪来说,拥有 “我自己的半导体生产线”也不再只是梦想。

       产综研打算在2015年之前实现将各单元工艺装置连接成一条龙生产线的能力,微型Fab技术研究组合的筹划企业将从2013年4月开始受理部分制造装置的订单。已经“有大企业来咨询”(原史朗)。最初的目标是配备到使用MEMS技术等的传感器上。另外,据产综研九州产学官合作中心创新协调员井上道弘介绍,微型Fab还有“与层积异种器件的三维IC有良好相容性”的特点。由于晶圆尺寸极小,因此像SiC器件及GaN器件这样的、使用大口径晶圆的环境尚未建立起来的器件,也可作为三维IC的构成要素导入。

       日本要比拼的并不是以生产规模来取胜的存储器及SoC,而是那些产量少但可凭借自由创意来取胜的传感器及三维IC等。这一观念便是微型 Fab开发的背景。要想使CVD、光刻及离子注入等工艺反应室收放到宽30cm的装置中,原本是很难的事情。这要依靠包括机构部件在内的全面的“大师级技艺”来实现。而微型Fab的构筑,可以说其本身“正是符合日本实力的挑战”(井上)。(记者:大下 淳一,《日经电子》

关键字:半导体  制造商

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2013/0327/article_20432.html
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