國際半導體技術發展藍圖於2007 Edition的版本中指出,18吋晶圓廠的時間點最早會落在2012年,而當時的DRAM及MPU/ASIC的製程技術為36nm,NAND Flash則為28nm。

持續摩爾定律是半導體產業中最重要的議題之一,要將生產力提升或成本下降,主要包括製程持續向下微縮、採用新型設備、良率提升、及晶圓尺寸擴大。以下就針對晶圓尺寸擴大至18吋的議題作討論,目前國際上對18吋晶圓廠仍眾說紛紜。

國際半導體技術製造協會率先定義「300mm-Prime計劃」,這是一套大約20項生產力增強計畫,旨在幫助目前的12吋晶圓廠逐步過渡到18吋晶圓,受到IC設備供應商的普遍支持。 Sematech聯盟在2007年7月於Semicon West大會上提議「ISMI 450mm計劃」,從目前的12 吋晶圓直接轉向18吋晶圓,並預期在2012至2014年間完成。推動新計畫能把產品製造週期縮短50%,並使每片晶圓的成本再降低30%。

英特爾是少數負擔得起建設18吋晶圓設備的晶片製造商之一,也是「ISMI 450mm計劃」的最大擁護者。英特爾認為唯有較大的晶圓才能使產業沿著摩爾定律的軌道向前邁進,英特爾可能會在2012至2014 年間興建第一座18吋晶圓廠。

此外三星 (Samsung)、台積電 (TSMC)和東芝 (Toshiba)也提及興建18 吋晶圓廠。數家半導體設備和材料供應商已悄然開發首批原型450mm技術。 Brooks Automation公司總裁兼執行長Edward Grady認為,半導體設備產業已無力負擔開發18吋設備的費用,過去IC設備產業擔負了12吋設備沈重的研發費用,需要數十年的時間才足以回收其鉅額的投資。

美商應用材料公司總裁兼執行長Michael Splinter說:我們的研發重點主要在於下一代技術節點,而非晶圓尺寸。我們認為12吋晶圓廠的生產力會有極大進展。

市場研究公司VLSI Research執行長G. Dan Hutcheson曾在於美國一場產業策略研討會 (ISS)表示,18吋晶圓廠可能在2020~2025年左右出現,估計IC設備產業可能因此花費數百億美元的天價來開發18吋設備。

Soitec公司總裁、CEO兼主席Andre-Jacques Auberton-Herve懷疑是否「ISMI 450mm計劃」確實可行,因為只有英特爾、三星、東芝和台積電等少數晶片製造商可負擔得起建設18吋晶圓廠可能高達100億美元的巨額投資。

綜合上述,18吋晶圓廠的進入障礙,主要包括資金面、技術與設備面、生產規模面等。投資18吋廠的資本支出過大,預估興建一座18吋廠至少需要60億至100億美元 據歷史經驗,8吋過渡到12吋的廠商從75家左右到26家,因此預估未來全球能夠建置18吋廠的公司只有10家,代表廠商如Intel、Samsung、Toshiba及台積電等。

製程設備及技術成本增加,以一座18吋廠,每月3萬片產能規模,設備將需要花費45億美金。而半導體設備廠開發18吋設備所需的研發經費將高達160億美金以上,導致只有少數設備供應商有能力供應18吋設備,且需要晶片供應商共同投入與支援。

一座18吋廠的生產規模可能是12吋廠的二倍以上,如此龐大的產能一定要有夠大的晶片產品來支持,目前看起來以Memory、CPU、部分Logic產品及代工晶片規模夠大。代表廠商如生產CPU的Intel、生產Memory的Samsung及Toshiba,以及代工業務的台積電等。

從歷史來看,晶圓尺寸從4吋、5吋、6吋、8吋到12吋等,可知增加晶圓尺寸是降低每平方英吋晶片製造成本的一個重要因素。雖然目前IC廠商還在努力把12吋晶圓廠成本最佳化,但在18吋晶圓能再降低每平方英吋的晶片製造成本的前提下,並透過半導體材料、設備及晶片商的共同努力,18吋晶圓廠的實現只是時間快慢的問題。

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