三巨頭瞄準(zhǔn)450mm IC制造升級(jí)并非坦途

    IC(集成電路)芯片制造一直在向“更小”和“更大”兩個(gè)方向發(fā)展。所謂“更小”，是指縮小芯片的特征尺寸，從而提高集成度；所謂“更大”，是指擴(kuò)大所加工硅片的直徑，從而提高生產(chǎn)效率，降低成本。如今，針對(duì)300mm硅片的加工工藝已進(jìn)入成熟期，業(yè)界認(rèn)定新一代硅片的直徑將是450mm。日前，英特爾、三星電子和臺(tái)積電3家公司達(dá)成共識(shí),2012年將是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入450mm制造的適當(dāng)時(shí)機(jī)。

　　巨頭攜手推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)

　　從集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史看，大約每隔10年硅片直徑就會(huì)擴(kuò)大一次。例如2001年半導(dǎo)體業(yè)順利導(dǎo)入300mm生產(chǎn)線，與1991年第一條200mm生產(chǎn)線投入量產(chǎn)正好間隔10年。基于此，英特爾、三星電子與臺(tái)積電把2012年確定為集成電路產(chǎn)業(yè)導(dǎo)入450mm生產(chǎn)線的合理時(shí)機(jī)。

　　尤為引人注目的是，此次聯(lián)合發(fā)布450mm生產(chǎn)線試產(chǎn)時(shí)間表的3家企業(yè)——— 英特爾、三星電子和臺(tái)積電,分別是微處理器、存儲(chǔ)器和芯片代工領(lǐng)域的“龍頭老大”，并且英特爾和三星電子還長(zhǎng)期占據(jù)全球半導(dǎo)體企業(yè)銷售收入排行榜的前兩名。半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)專家莫大康告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者：“這3家企業(yè)積極推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向新的世代發(fā)展，一方面是因?yàn)橛行酆竦膶?shí)力作后盾，另一方面也是由于它們都面臨著各自競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的挑戰(zhàn)，因此急于通過(guò)技術(shù)檔次的提升拉大與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的距離，從而進(jìn)一步鞏固其領(lǐng)先地位?！?

　　英特爾公司技術(shù)與制造事業(yè)部副總裁兼總經(jīng)理BobBruck表示，長(zhǎng)期以來(lái)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不斷提高創(chuàng)新能力，持續(xù)推動(dòng)硅片面積向更大尺寸發(fā)展，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了更低的成本，促進(jìn)了該產(chǎn)業(yè)的全面成長(zhǎng)。一片直徑為450mm的硅片所產(chǎn)出的芯片數(shù)將是300mm硅片產(chǎn)出的兩倍以上，這將大幅度地提高集成電路的生產(chǎn)效率。有分析數(shù)據(jù)認(rèn)為，與300mm硅片相比，使用450mm硅片能把產(chǎn)品制造周期縮短50%，同時(shí)芯片制造成本可降低30%。

　　較大尺寸的硅片可降低每一顆集成電路芯片的生產(chǎn)成本，通過(guò)更有效地利用硅材料、水、電、氣及其他資源，將全面減少資源的消耗?，F(xiàn)有的數(shù)據(jù)已經(jīng)證明，硅片從200mm過(guò)渡到300mm,降低了空氣污染，減少了全球溫室氣體排放與水資源的消耗。資源消耗量的減少將繼續(xù)體現(xiàn)在從 300mm向450mm的過(guò)渡中。

　　不過(guò)，考慮到向450mm轉(zhuǎn)移需要整合和調(diào)整各方面的要素，復(fù)雜度很高，因此3家企業(yè)一致認(rèn)為，持續(xù)評(píng)估項(xiàng)目進(jìn)展時(shí)間和程序，將是確保順利導(dǎo)入新一代工藝的關(guān)鍵。

　　業(yè)界不乏質(zhì)疑之聲

　　事實(shí)上，業(yè)界對(duì)于半導(dǎo)體生產(chǎn)是否需要450mm硅片一直存在意見分歧。早在2005年，就有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為300mm是硅片的“終極尺寸”；而美國(guó)一家成本管理軟件與咨詢公司W(wǎng)WK于2007年4月公布的一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告顯示，有近40%的受訪者認(rèn)為450mm生產(chǎn)線永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)。

　　即便在相信“450mm時(shí)代”將會(huì)到來(lái)的人當(dāng)中，對(duì)于能否在2012年導(dǎo)入450mm生產(chǎn)線也存在較多的質(zhì)疑。VLSIRe-search公司總裁RistoPuhakka表示，與200mm生產(chǎn)線開發(fā)工具的成本相比，全部300mm生產(chǎn)線的研發(fā)成本是它的9倍，由此推算，預(yù)計(jì)開發(fā)450mm生產(chǎn)線的成本將會(huì)達(dá)到1020億美元，這無(wú)疑是一個(gè)驚人的天文數(shù)字。他認(rèn)為，集成電路設(shè)備開發(fā)費(fèi)用的飛漲，可能使下一代450mm生產(chǎn)線的出現(xiàn)將延后到2020年-2025年之間，比現(xiàn)有進(jìn)度延緩10年以上。

　　此外，也有專家對(duì)“450mm生產(chǎn)線可降低30%的芯片制造成本”提出質(zhì)疑，認(rèn)為得出該數(shù)據(jù)的演算模型并沒(méi)有考慮硅片面積增大后將有可能在一定程度上降低設(shè)備的加工速度。

　　而在去年10月，全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體設(shè)備制造企業(yè)應(yīng)用材料公司表示，鑒于300mm生產(chǎn)線在經(jīng)濟(jì)規(guī)模、成品率、生產(chǎn)效率等諸多方面都有改進(jìn)的空間，因此應(yīng)用材料公司目前沒(méi)有450mm生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)計(jì)劃。

　　制造升級(jí)依靠全行業(yè)合作

　　面對(duì)業(yè)界的種種質(zhì)疑，3家企業(yè)也看到了前進(jìn)途中的困難。臺(tái)積電先進(jìn)技術(shù)事業(yè)資深副總經(jīng)理劉德音博士表示，因先進(jìn)技術(shù)的復(fù)雜性而導(dǎo)致成本增加是未來(lái)值得關(guān)注問(wèn)題。三星電子存儲(chǔ)器制造運(yùn)營(yíng)中心高級(jí)副總裁Cheong-WooByun則指出，進(jìn)入450mm時(shí)代將有益于健全半導(dǎo)體業(yè)的生態(tài)體系，英特爾、三星電子及臺(tái)積電將與供貨商及其他半導(dǎo)體制造商一起合作，積極發(fā)展450mm技術(shù)。

　　的確，集成電路制造邁向450mm需要全行業(yè)的團(tuán)結(jié)協(xié)作。莫大康認(rèn)為，從300mm向450mm的過(guò)渡，是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的過(guò)渡，僅靠芯片生產(chǎn)廠家的努力是不夠的，必須得到設(shè)備制造商、材料供應(yīng)商等上下游企業(yè)的鼎力支持；而450mm生產(chǎn)設(shè)備巨額的研發(fā)費(fèi)用也不可能由設(shè)備制造商單獨(dú)承擔(dān)，在合作研發(fā)的過(guò)程中，芯片制造企業(yè)和設(shè)備制造企業(yè)應(yīng)該探尋一種互利的合作模式，使雙方的資金、技術(shù)、人才都得到有效的利用。

　　中國(guó)工程院院士許居衍在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，集成電路制造轉(zhuǎn)向450mm是目前產(chǎn)業(yè)界一個(gè)最大的問(wèn)題，由于450mm生產(chǎn)工藝和設(shè)備的研發(fā)投資巨大，其市場(chǎng)擴(kuò)張速度和投資回收期都需要業(yè)界人士仔細(xì)研究分析。SEMI(國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備及材料協(xié)會(huì))全球副總裁、中國(guó)區(qū)總裁丁輝文則向本報(bào)記者透露，SEMI正在聯(lián)合主流的芯片生產(chǎn)廠家和設(shè)備制造廠家，對(duì)450mm生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的研發(fā)投資及研發(fā)周期進(jìn)行評(píng)估，并將對(duì)新一代設(shè)備的價(jià)格作出預(yù)測(cè)，從而推斷出有多少家企業(yè)具有購(gòu)買能力，進(jìn)一步估算450mm生產(chǎn)設(shè)備的市場(chǎng)容量。