推动450mm硅片迅速过渡的成因分析

推动半导体业进步的两个轮子，一个是特征尺寸缩小，今年己是22nm;另一个是硅片直径增大。毋庸置疑，尺寸缩小总是占先。近日英特尔公布22nm的3D(三维)技术开发成功，表明一直前景不明的16nm技术可能会提前导入市场。
有关450mm硅片过渡在业界一直争论不休。到今天为止持积极态度的已有三家，分别是英特尔、台积电及三星。其中台积电的态度似乎更明朗一些。如台积电营运暨产品发展副总秦永沛于今年5月6日谈到有关18英寸晶圆厂计划，重申预定2013~2014年建立试产线，2015~2016年在台中厂量产。18英寸晶圆生产从环保、经济上来看，都会比12英寸厂更有效率。
业内对于18英寸、450mm硅片过渡持另一种观点的是以应用材料公司为首的一批设备供应商。理由也十分清晰：开发450mm设备的费用约为200亿美元，这由谁来承担?另一方面更为实际：未来有多少订单可能用来实现投资的回报率?
然而，由于近期产业的进步己使双方的观点越来越接近。如应用材料公司总裁Mike Splinter在今年Q2(二季度)的总结会上已公开表示，在2012年公司要加大450mm设备的研发投资。这表明应用材料公司已经看出450mm硅片的大势所趋，作为全球半导体设备的领头羊，不能再有丝毫的迟疑，只有积极地跟踪才是未来的生存之道。
影响450mm硅片过渡的关键
如今可能对于向450mm硅片的过渡，抱怀疑者已不多见，然而谁是真正首批的推进者，以及在什么时间过渡可能尚存有不同的看法。
因为理想的演变过程应该是刚开始时有2~3家公司建立450mm试制生产线，然而由于芯片制造成本下降的原因，迅速过渡到量产生产线。与之前由200mm向300mm硅片过渡的过程几乎相同。由于在相同工艺条件下，450mm生产线的运作成本大约与300mm相比仅增加30%，但是由于硅片面积增大2.25倍，导致最终芯片的制造成本下降。由此激发扩充产能，以及更多的厂投入450mm硅片(估计全球有10家以上)。这样的过程导致450mm硅片的市占率由小至大，如目前300mm硅片占总硅片出货量已超过60%。因此向450mm硅片过渡的关键在于成本下降，而且必须同时使芯片制造商与设备制造商实现双赢的局面。
至于450mm硅片的过渡时间点，台积电选择在2015-2016年，也即22nm-16nm的量产阶段，可能业界存在不同的看法。因为由200mm向300mm硅片过渡时，原先估计在250nm节点，实际上推迟到130nm节点，英特尔是在2002年首次建12英寸生产线。因此未来450mm硅片的配套产业链将成为制约因素，导致业界产生有不同看法是完全正常的。
从应用材料公司角度，从1996年开始就研发300mm设备。原来以为在2000年左右就会有大量的订单到手，实际上由于碰到2001年的网络泡沫，导致实际上全球300mm设备推迟到2003年才稍有起色，所以公司的获利点被推迟了3~4年，这样的历史教训在向450mm过渡时不可能完全忘却。
应用材料公司总裁Splinter近期在回答分析师提问有关450mm设备进程时，表示了如下看法。首先Splintre认为目前尚有大量的工作要做，如设备的自动化与腔体设计等，但是2012年公司肯定会加大投资。然而由于还不太清楚客户究竟什么时候会下订单，所以何时能提供样机尚不好说。不过有些厂家正考虑在2015~2017年要进入450mm硅片的量产。
结语
成本下降是决定450mm硅片成功的关键。然而这是指芯片的制造成本，不仅与设备有关，还与配套的产业链有关。相信只有使芯片制造商与设备制造商同时实现双嬴，才能持续进步与发展。因此未来向450mm硅片过渡，估计要比向300mm硅片更为复杂与困难，可能相对的周期会更长一些。