GF的20nm工藝：“將與臺(tái)積電同樣采用后柵極方式”
[導(dǎo)讀]日前，美國(guó)GLOBALFOUNDRIES公司首席執(zhí)行官Douglas Grose就今后的發(fā)展戰(zhàn)略及工藝開(kāi)發(fā)等問(wèn)題闡述了該公司的觀點(diǎn)。這是在“世界半導(dǎo)體高層論壇＠東京2011～半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展宣言～”（2011年1月24日在“日經(jīng)禮堂”舉行，《
日前，美國(guó)GLOBALFOUNDRIES公司首席執(zhí)行官Douglas Grose就今后的發(fā)展戰(zhàn)略及工藝開(kāi)發(fā)等問(wèn)題闡述了該公司的觀點(diǎn)。這是在“世界半導(dǎo)體高層論壇＠東京2011～半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展宣言～”（2011年1月24日在“日經(jīng)禮堂”舉行，《日經(jīng)電子》主辦）上發(fā)表演講的Grose，在該會(huì)場(chǎng)接受日經(jīng)BP社采訪時(shí)談到的內(nèi)容。
——請(qǐng)介紹一下貴公司2010年的業(yè)績(jī)以及今后的目標(biāo)。
Grose首先必須聲明一下的是，我們是非上市企業(yè)，財(cái)務(wù)等相關(guān)信息是不公開(kāi)的。不過(guò)我可以說(shuō)，估計(jì)2010年硅芯片代工（Foundry）業(yè)界總體的平均增長(zhǎng)率為40％/年左右。而我們實(shí)現(xiàn)了超過(guò)這一業(yè)界平均值的增長(zhǎng)（注：Grose在《日經(jīng)電子》2010年6月14日號(hào)的采訪中曾表示，2009年的銷(xiāo)售額約為25億美元。由此可以推斷2010年的銷(xiāo)售額為35億美元以上）。2011年，預(yù)計(jì)硅芯片代工業(yè)界總體的平均增長(zhǎng)率為11～15％/年。在此，我們將實(shí)現(xiàn)超過(guò)業(yè)界平均值率作為了目標(biāo)。將來(lái)，硅芯片代工業(yè)界有望實(shí)現(xiàn)超過(guò)半導(dǎo)體業(yè)界平均值的高增長(zhǎng)率。在此過(guò)程中，我們將繼續(xù)保持超過(guò)硅芯片代工業(yè)界平均增長(zhǎng)率的增長(zhǎng)。
——為了保持這種高增長(zhǎng)，已決定2011年進(jìn)行54億美元的設(shè)備投資。雖然對(duì)于貴公司而言是上一年的2倍的大規(guī)模投資，但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于業(yè)界最大廠商臺(tái)積電（Taiwan Semiconductor Manufacturing，TSMC）的水平。請(qǐng)就作為實(shí)現(xiàn)超過(guò)業(yè)界平均值增長(zhǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的54億美元的金額作一下說(shuō)明。
Grose2011年的設(shè)備投資額的確迅速增加到上一年的2倍，但并不是基于2011年一年所作的判斷。為了長(zhǎng)期穩(wěn)定地確?？蓾M足用戶要求的生產(chǎn)能力，我們是以數(shù)年為跨度考慮設(shè)備投資額的。還有，對(duì)于2011年，因近幾年我們接連在德累斯頓（德國(guó)）擴(kuò)充量產(chǎn)生產(chǎn)線、在紐約（美國(guó)）新設(shè)量產(chǎn)生產(chǎn)線等，因此，設(shè)備投資定為這一金額。另一方面，關(guān)于與臺(tái)積電的差距，他們確實(shí)會(huì)實(shí)施巨大的設(shè)備投資。但其中部分原因是源于于企業(yè)規(guī)模的差距等，就此作單純對(duì)比又有多大的意義呢？我們權(quán)衡了用戶要求與自己的企業(yè)實(shí)力，為了實(shí)現(xiàn)健全增長(zhǎng)，而確定了這一投資額。
——工藝技術(shù)方面，目前以45nm以后工藝為主力不斷增長(zhǎng)，28nm工藝也在逐步建立。繼這些之后，將跳過(guò)22nm而至20nm工藝。在這種20nm工藝上，貴公司決定不采用此前一直采用的先行柵極（Gate First）方式高介電率柵極絕緣膜＋金屬柵極（HKMG），而采用美國(guó)英特爾及臺(tái)積電采用的后柵極（Gate Last）方式HKMG。請(qǐng)介紹一下作出這些選擇的理由。
Grose首先，之所以跳過(guò)22nm工藝，是因?yàn)槲覀兣袛?，與28nm工藝相比，22nm工藝的性能提升以及減少芯片面積的效果較小，因此對(duì)用戶而言優(yōu)點(diǎn)較小。與此不同，如果采用20nm則可獲得充分的性能提升及面積縮減效果。在20nm工藝上，我們已開(kāi)始與首批客戶開(kāi)展合作，計(jì)劃2011年下半年開(kāi)始“共乘服務(wù)”（Shuttle Service），從2012年下半年開(kāi)始少量量產(chǎn)。
接下來(lái)談一下變更為后柵極方式的理由，我們之所以在32nm及28nm工藝采用先行柵極方式的HKMG，是因?yàn)槠淇蓪?shí)現(xiàn)穩(wěn)定制造，與后柵極方式相比有較大優(yōu)勢(shì)。事實(shí)上，我們?cè)?2nm工藝上受托生產(chǎn)美國(guó)（Advanced Micro Devices，AMD）的微處理器，已供貨了數(shù)萬(wàn)個(gè)樣品芯片。作為優(yōu)點(diǎn)，例如后柵極方式可將28nm工藝下的芯片面積縮小10～20％。然而，在20nm工藝下，先行柵極方式的優(yōu)勢(shì)會(huì)變小，而且工藝上的裕度也會(huì)變小。在缺乏優(yōu)勢(shì)的情況下，工藝分為先行柵極方式及后柵極方式兩種系統(tǒng)，對(duì)用戶而言并非好事?？紤]到用戶的方便性，我們決定采用與臺(tái)積電等廠商相同的后柵極方式。
——在20nm以后工藝光刻技術(shù)的選擇方面，貴公司是怎樣考慮的？
Grose在光刻技術(shù)開(kāi)發(fā)方面，我們一直是通過(guò)共同開(kāi)發(fā)而領(lǐng)先于業(yè)界的。關(guān)于EUV曝光，位于德累斯頓的掩模工廠（Mask Shop）已開(kāi)始供貨60以上的EUV掩模，2012年下半年將在紐約的晶圓處理生產(chǎn)線上導(dǎo)入量產(chǎn)級(jí)EUV曝光裝置。另一方面，就延長(zhǎng)ArF液浸曝光壽命，我們也將采取共同開(kāi)發(fā)措施?？紤]到這些技術(shù)開(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀，我們將盡量延長(zhǎng)ArF液浸曝光的壽命，當(dāng)難以做到這一點(diǎn)時(shí)，也許會(huì)轉(zhuǎn)而采用EUV曝光。（記者：長(zhǎng)廣 恭明）
——請(qǐng)介紹一下貴公司2010年的業(yè)績(jī)以及今后的目標(biāo)。
Grose首先必須聲明一下的是，我們是非上市企業(yè)，財(cái)務(wù)等相關(guān)信息是不公開(kāi)的。不過(guò)我可以說(shuō)，估計(jì)2010年硅芯片代工（Foundry）業(yè)界總體的平均增長(zhǎng)率為40％/年左右。而我們實(shí)現(xiàn)了超過(guò)這一業(yè)界平均值的增長(zhǎng)（注：Grose在《日經(jīng)電子》2010年6月14日號(hào)的采訪中曾表示，2009年的銷(xiāo)售額約為25億美元。由此可以推斷2010年的銷(xiāo)售額為35億美元以上）。2011年，預(yù)計(jì)硅芯片代工業(yè)界總體的平均增長(zhǎng)率為11～15％/年。在此，我們將實(shí)現(xiàn)超過(guò)業(yè)界平均值率作為了目標(biāo)。將來(lái)，硅芯片代工業(yè)界有望實(shí)現(xiàn)超過(guò)半導(dǎo)體業(yè)界平均值的高增長(zhǎng)率。在此過(guò)程中，我們將繼續(xù)保持超過(guò)硅芯片代工業(yè)界平均增長(zhǎng)率的增長(zhǎng)。
——為了保持這種高增長(zhǎng)，已決定2011年進(jìn)行54億美元的設(shè)備投資。雖然對(duì)于貴公司而言是上一年的2倍的大規(guī)模投資，但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于業(yè)界最大廠商臺(tái)積電（Taiwan Semiconductor Manufacturing，TSMC）的水平。請(qǐng)就作為實(shí)現(xiàn)超過(guò)業(yè)界平均值增長(zhǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的54億美元的金額作一下說(shuō)明。
Grose2011年的設(shè)備投資額的確迅速增加到上一年的2倍，但并不是基于2011年一年所作的判斷。為了長(zhǎng)期穩(wěn)定地確?？蓾M足用戶要求的生產(chǎn)能力，我們是以數(shù)年為跨度考慮設(shè)備投資額的。還有，對(duì)于2011年，因近幾年我們接連在德累斯頓（德國(guó)）擴(kuò)充量產(chǎn)生產(chǎn)線、在紐約（美國(guó)）新設(shè)量產(chǎn)生產(chǎn)線等，因此，設(shè)備投資定為這一金額。另一方面，關(guān)于與臺(tái)積電的差距，他們確實(shí)會(huì)實(shí)施巨大的設(shè)備投資。但其中部分原因是源于于企業(yè)規(guī)模的差距等，就此作單純對(duì)比又有多大的意義呢？我們權(quán)衡了用戶要求與自己的企業(yè)實(shí)力，為了實(shí)現(xiàn)健全增長(zhǎng)，而確定了這一投資額。
——工藝技術(shù)方面，目前以45nm以后工藝為主力不斷增長(zhǎng)，28nm工藝也在逐步建立。繼這些之后，將跳過(guò)22nm而至20nm工藝。在這種20nm工藝上，貴公司決定不采用此前一直采用的先行柵極（Gate First）方式高介電率柵極絕緣膜＋金屬柵極（HKMG），而采用美國(guó)英特爾及臺(tái)積電采用的后柵極（Gate Last）方式HKMG。請(qǐng)介紹一下作出這些選擇的理由。
Grose首先，之所以跳過(guò)22nm工藝，是因?yàn)槲覀兣袛?，與28nm工藝相比，22nm工藝的性能提升以及減少芯片面積的效果較小，因此對(duì)用戶而言優(yōu)點(diǎn)較小。與此不同，如果采用20nm則可獲得充分的性能提升及面積縮減效果。在20nm工藝上，我們已開(kāi)始與首批客戶開(kāi)展合作，計(jì)劃2011年下半年開(kāi)始“共乘服務(wù)”（Shuttle Service），從2012年下半年開(kāi)始少量量產(chǎn)。
接下來(lái)談一下變更為后柵極方式的理由，我們之所以在32nm及28nm工藝采用先行柵極方式的HKMG，是因?yàn)槠淇蓪?shí)現(xiàn)穩(wěn)定制造，與后柵極方式相比有較大優(yōu)勢(shì)。事實(shí)上，我們?cè)?2nm工藝上受托生產(chǎn)美國(guó)（Advanced Micro Devices，AMD）的微處理器，已供貨了數(shù)萬(wàn)個(gè)樣品芯片。作為優(yōu)點(diǎn)，例如后柵極方式可將28nm工藝下的芯片面積縮小10～20％。然而，在20nm工藝下，先行柵極方式的優(yōu)勢(shì)會(huì)變小，而且工藝上的裕度也會(huì)變小。在缺乏優(yōu)勢(shì)的情況下，工藝分為先行柵極方式及后柵極方式兩種系統(tǒng)，對(duì)用戶而言并非好事?？紤]到用戶的方便性，我們決定采用與臺(tái)積電等廠商相同的后柵極方式。
——在20nm以后工藝光刻技術(shù)的選擇方面，貴公司是怎樣考慮的？
Grose在光刻技術(shù)開(kāi)發(fā)方面，我們一直是通過(guò)共同開(kāi)發(fā)而領(lǐng)先于業(yè)界的。關(guān)于EUV曝光，位于德累斯頓的掩模工廠（Mask Shop）已開(kāi)始供貨60以上的EUV掩模，2012年下半年將在紐約的晶圓處理生產(chǎn)線上導(dǎo)入量產(chǎn)級(jí)EUV曝光裝置。另一方面，就延長(zhǎng)ArF液浸曝光壽命，我們也將采取共同開(kāi)發(fā)措施?？紤]到這些技術(shù)開(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀，我們將盡量延長(zhǎng)ArF液浸曝光的壽命，當(dāng)難以做到這一點(diǎn)時(shí)，也許會(huì)轉(zhuǎn)而采用EUV曝光。（記者：長(zhǎng)廣 恭明）
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