半导体业发展模式孕育新一轮变革

2013-08-13 21:08:42来源: ofweek
    半导体业已经迈入14nm制程,2014年开始量产。如果从工艺制程节点来说,传统的光学光刻193nm浸液式采用两次或者四次图形曝光(DP)技术可能达到10nm,这意味着如果EUV技术再次推迟应用,到2015年制程将暂时在10nm徘徊。除非等到EUV技术成熟,制程才能再继续缩小下去。依目前的态势,即便EUV成功也顶多还有两个台阶可上,即7nm或者5nm。因为按理论测算,在5nm时可能器件已达到物理极限。

  工艺尺寸缩小仅是手段之一,不是最终目标。众所周知,推动市场进步的是终端电子产品的市场需求,向着更小、更轻、更低成本、更易使用的方向迈进。IDC于今年发布的关于2020年时全球智能设备的预测数据显示,一是互联网使用人数将达40亿,二是产业销售额达4万亿美元,三是嵌入式终端装置达250亿台,四是需要处理的数据量达50万亿GB,五是全球应用达到2500万个。

  近段时间以来,全球能够继续跟踪先进制程的厂家数量越来越少,集中在几家龙头大厂,分别为做逻辑的英特尔,做存储器的三星、SK海力士、东芝、闪迪以及做代工的TSMC、格罗方德等,业界盛传的三足鼎立架构已经基本形成。它们发展的驱动力主要是为了保持龙头地位,防止追随者超过它们。所以在大多情况下,它们的持续投资与跟进是必需的,虽与工艺尺寸缩小的驱动力有关,但并不明显。因为即便摩尔定律已到达终点,对于它们的影响都甚微。

  另外,除了FinFET(3D)、UT SOI(超薄绝缘层上硅)等工艺之外,从产业链角度来说,在未来的10年间全球半导体业中尚有三大技术,可能推动产业实现又一轮高增长,包括450mm硅片、EUV光刻及TSV的2.5D和3D封装,它们都涉及整个产业链协作问题,非单个企业的能力能解决。

  向450mm硅片过渡有波折

  由于研发经费不足,目前说450mm设备开发已经具备条件是不客观的,似乎各家厂商正在等待发令枪声的到来。

  450mm硅片的命运从开始就是坎坷的,与300mm硅片相比,业界的质疑声不断,归纳起来有以下两个方面:一是在“大者恒大”的局面下,还有多少客户能下订单?而开发450mm设备需要投资约200亿美元,它的回报率在哪里?二是设备大厂缺乏积极性。

  开发尚不具备条件

  存储器业自2007年由200mm向300mm硅片过渡,近期半导体设备业基本上除了200mm设备的翻新业务之外,几乎已全是300mm设备的订单。设备业经过一次又一次的兼并重组,目前能幸存下来的都是各类别身经百战的佼佼者。近期它们的日子也不好过,面临的形势也十分严峻,如不加入到450mm行列,就等同于自动出列。因此,近两年来自设备大厂的反对声浪已经几乎消停,但是苦于研发经费的不足,态度也不十分积极。

  由于设备产业的特殊性,它们必须要走在技术的最前列,因此芯片制造业不得不依赖于此。根据300mm硅片设备开发的经验,450mm设备不是能简单地把腔体放大就能解决问题的。可以想见,目前客户的订单会集中在14nm甚至10nm(根据它的导入时间推算)制程,采用FinFET或者UT SOI等工艺,所以许多设备要重新进行设计,至少硅片上的缺陷密度要减少两个数量级。加上绿色产业的需要,无论是在设备的耗电量、耗水量、体积大小、重量等方面都要有大的改进。

  所以目前关于450mm设备的进展除了EUV光刻机能吸引人们眼球之外,其他仅有测量设备等有些报道,也并不多见,相信各家厂商都在暗自发力。然而由于研发经费的不足,目前说450mm设备开发已经具备条件是不客观的,似乎各家厂商正在等待发令枪声的到来。

  台积电450mm计划资深总监游秋山博士于去年提及了公司内部对于18英寸晶圆设备设定的目标,希望与12英寸设备相比,整体设备效率能于2018年提升1.1倍、2020年提升至1.8倍。此外,设备价格降低70%,尺寸缩小2/3,以及平均每片晶圆能维持与300mm设备相同的水电消耗量。

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关键字:英特尔  三星电子  终端电子产品  半导体工艺

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2013/0813/article_24665.html
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