推動(dòng)450mm硅片迅速過(guò)渡的成因分析

        推動(dòng)半導(dǎo)體業(yè)進(jìn)步的兩個(gè)輪子，一個(gè)是特征尺寸縮小，今年己是22nm；另一個(gè)是硅片直徑增大。毋庸置疑，尺寸縮小總是占先。近日英特爾公布22nm的3D（三維）技術(shù)開(kāi)發(fā)成功，表明一直前景不明的16nm技術(shù)可能會(huì)提前導(dǎo)入市場(chǎng)。

        有關(guān)450mm硅片過(guò)渡在業(yè)界一直爭(zhēng)論不休。到今天為止持積極態(tài)度的已有三家，分別是英特爾、臺(tái)積電及三星。其中臺(tái)積電的態(tài)度似乎更明朗一些。如臺(tái)積電營(yíng)運(yùn)暨產(chǎn)品發(fā)展副總秦永沛于今年5月6日談到有關(guān)18英寸晶圓廠計(jì)劃，重申預(yù)定2013~2014年建立試產(chǎn)線，2015~2016年在臺(tái)中廠量產(chǎn)。18英寸晶圓生產(chǎn)從環(huán)保、經(jīng)濟(jì)上來(lái)看，都會(huì)比12英寸廠更有效率。

        業(yè)內(nèi)對(duì)于18英寸、450mm硅片過(guò)渡持另一種觀點(diǎn)的是以應(yīng)用材料公司為首的一批設(shè)備供應(yīng)商。理由也十分清晰：開(kāi)發(fā)450mm設(shè)備的費(fèi)用約為200億美元，這由誰(shuí)來(lái)承擔(dān)？另一方面更為實(shí)際：未來(lái)有多少訂單可能用來(lái)實(shí)現(xiàn)投資的回報(bào)率？

        然而，由于近期產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步己使雙方的觀點(diǎn)越來(lái)越接近。如應(yīng)用材料公司總裁Mike Splinter在今年Q2（二季度）的總結(jié)會(huì)上已公開(kāi)表示，在2012年公司要加大450mm設(shè)備的研發(fā)投資。這表明應(yīng)用材料公司已經(jīng)看出450mm硅片的大勢(shì)所趨，作為全球半導(dǎo)體設(shè)備的領(lǐng)頭羊，不能再有絲毫的遲疑，只有積極地跟蹤才是未來(lái)的生存之道。

影響450mm硅片過(guò)渡的關(guān)鍵

        如今可能對(duì)于向450mm硅片的過(guò)渡，抱懷疑者已不多見(jiàn)，然而誰(shuí)是真正首批的推進(jìn)者，以及在什么時(shí)間過(guò)渡可能尚存有不同的看法。

        因?yàn)槔硐氲难葑冞^(guò)程應(yīng)該是剛開(kāi)始時(shí)有2~3家公司建立450mm試制生產(chǎn)線，然而由于芯片制造成本下降的原因，迅速過(guò)渡到量產(chǎn)生產(chǎn)線。與之前由200mm向300mm硅片過(guò)渡的過(guò)程幾乎相同。由于在相同工藝條件下，450mm生產(chǎn)線的運(yùn)作成本大約與300mm相比僅增加30％，但是由于硅片面積增大2.25倍，導(dǎo)致最終芯片的制造成本下降。由此激發(fā)擴(kuò)充產(chǎn)能，以及更多的廠投入450mm硅片（估計(jì)全球有10家以上）。這樣的過(guò)程導(dǎo)致450mm硅片的市占率由小至大，如目前300mm硅片占總硅片出貨量已超過(guò)60％。因此向450mm硅片過(guò)渡的關(guān)鍵在于成本下降，而且必須同時(shí)使芯片制造商與設(shè)備制造商實(shí)現(xiàn)雙贏的局面。

        至于450mm硅片的過(guò)渡時(shí)間點(diǎn)，臺(tái)積電選擇在2015-2016年，也即22nm-16nm的量產(chǎn)階段，可能業(yè)界存在不同的看法。因?yàn)橛?00mm向300mm硅片過(guò)渡時(shí)，原先估計(jì)在250nm節(jié)點(diǎn)，實(shí)際上推遲到130nm節(jié)點(diǎn)，英特爾是在2002年首次建12英寸生產(chǎn)線。因此未來(lái)450mm硅片的配套產(chǎn)業(yè)鏈將成為制約因素，導(dǎo)致業(yè)界產(chǎn)生有不同看法是完全正常的。

         從應(yīng)用材料公司角度，從1996年開(kāi)始就研發(fā)300mm設(shè)備。原來(lái)以為在2000年左右就會(huì)有大量的訂單到手，實(shí)際上由于碰到2001年的網(wǎng)絡(luò)泡沫，導(dǎo)致實(shí)際上全球300mm設(shè)備推遲到2003年才稍有起色，所以公司的獲利點(diǎn)被推遲了3~4年，這樣的歷史教訓(xùn)在向450mm過(guò)渡時(shí)不可能完全忘卻。

        應(yīng)用材料公司總裁Splinter近期在回答分析師提問(wèn)有關(guān)450mm設(shè)備進(jìn)程時(shí)，表示了如下看法。首先Splintre認(rèn)為目前尚有大量的工作要做，如設(shè)備的自動(dòng)化與腔體設(shè)計(jì)等，但是2012年公司肯定會(huì)加大投資。然而由于還不太清楚客戶究竟什么時(shí)候會(huì)下訂單，所以何時(shí)能提供樣機(jī)尚不好說(shuō)。不過(guò)有些廠家正考慮在2015~2017年要進(jìn)入450mm硅片的量產(chǎn)。

結(jié)語(yǔ)

        成本下降是決定450mm硅片成功的關(guān)鍵。然而這是指芯片的制造成本，不僅與設(shè)備有關(guān)，還與配套的產(chǎn)業(yè)鏈有關(guān)。相信只有使芯片制造商與設(shè)備制造商同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙嬴，才能持續(xù)進(jìn)步與發(fā)展。因此未來(lái)向450mm硅片過(guò)渡，估計(jì)要比向300mm硅片更為復(fù)雜與困難，可能相對(duì)的周期會(huì)更長(zhǎng)一些。

        總體上450mm硅片是大勢(shì)所趨,業(yè)界己有共識(shí)。然而何時(shí)真正開(kāi)始過(guò)渡，以及全球有多少?gòu)S家愿意出資70~100億美元的建廠投資尚有待觀察，這也是目前似乎存有不同觀點(diǎn)的癥結(jié)所在。因?yàn)橄嘈趴赡苤挥袖N售額超過(guò)200億美元的企業(yè)才能夠支持得起如此巨額的持續(xù)投資。