三巨頭瞄準(zhǔn)450mm IC制造升級并非坦途

　　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、三星電子和臺積電3家公司達(dá)成共識,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

　　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爭對手的挑戰(zhàn)，因此急于通過技術(shù)檔次的提升拉大與競爭對手的距離，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，長期以來，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)帶來了更低的成本，促進(jìn)了該產(chǎn)業(yè)的全面成長。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的過渡中。

　　不過，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)到來的人當(dāng)中，對于能否在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“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)用材料公司目前沒有450mm生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)計(jì)劃。

　　制造升級依靠全行業(yè)合作

　　面對業(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)致成本增加是未來值得關(guān)注問題。三星電子存儲(chǔ)器制造運(yùn)營中心高級副總裁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的過渡，是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的過渡，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。

　　中國工程院院士許居衍在接受《中國電子報(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)最大的問題，由于450mm生產(chǎn)工藝和設(shè)備的研發(fā)投資巨大，其市場擴(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(國際半導(dǎo)體設(shè)備及材料協(xié)會(huì))全球副總裁、中國區(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)行評估，并將對新一代設(shè)備的價(jià)格作出預(yù)測，從而推斷出有多少家企業(yè)具有購買能力，進(jìn)一步估算450mm生產(chǎn)設(shè)備的市場容量。