三巨头瞄准450mm IC制造升级并非坦途

    IC(集成电路)芯片制造一直在向“更小”和“更大”两个方向发展。所谓“更小”，是指缩小芯片的特征尺寸，从而提高集成度；所谓“更大”，是指扩大所加工硅片的直径，从而提高生产效率，降低成本。如今，针对300mm硅片的加工工艺已进入成熟期，业界认定新一代硅片的直径将是450mm。日前，英特尔、三星电子和台积电3家公司达成共识,2012年将是半导体产业进入450mm制造的适当时机。

　　巨头携手推动产业升级

　　从集成电路产业发展的历史看，大约每隔10年硅片直径就会扩大一次。例如2001年半导体业顺利导入300mm生产线，与1991年第一条200mm生产线投入量产正好间隔10年。基于此，英特尔、三星电子与台积电把2012年确定为集成电路产业导入450mm生产线的合理时机。

　　尤为引人注目的是，此次联合发布450mm生产线试产时间表的3家企业——— 英特尔、三星电子和台积电,分别是微处理器、存储器和芯片代工领域的“龙头老大”，并且英特尔和三星电子还长期占据全球半导体企业销售收入排行榜的前两名。半导体业内专家莫大康告诉《中国电子报》记者：“这3家企业积极推动半导体产业向新的世代发展，一方面是因为有雄厚的实力作后盾，另一方面也是由于它们都面临着各自竞争对手的挑战，因此急于通过技术档次的提升拉大与竞争对手的距离，从而进一步巩固其领先地位。”

　　英特尔公司技术与制造事业部副总裁兼总经理BobBruck表示，长期以来，半导体产业不断提高创新能力，持续推动硅片面积向更大尺寸发展，为半导体产业带来了更低的成本，促进了该产业的全面成长。一片直径为450mm的硅片所产出的芯片数将是300mm硅片产出的两倍以上，这将大幅度地提高集成电路的生产效率。有分析数据认为，与300mm硅片相比，使用450mm硅片能把产品制造周期缩短50%，同时芯片制造成本可降低30%。

　　较大尺寸的硅片可降低每一颗集成电路芯片的生产成本，通过更有效地利用硅材料、水、电、气及其他资源，将全面减少资源的消耗。现有的数据已经证明，硅片从200mm过渡到300mm,降低了空气污染，减少了全球温室气体排放与水资源的消耗。资源消耗量的减少将继续体现在从 300mm向450mm的过渡中。

　　不过，考虑到向450mm转移需要整合和调整各方面的要素，复杂度很高，因此3家企业一致认为，持续评估项目进展时间和程序，将是确保顺利导入新一代工艺的关键。

　　业界不乏质疑之声

　　事实上，业界对于半导体生产是否需要450mm硅片一直存在意见分歧。早在2005年，就有业内人士认为300mm是硅片的“终极尺寸”；而美国一家成本管理软件与咨询公司WWK于2007年4月公布的一项调查报告显示，有近40%的受访者认为450mm生产线永远不会出现。

　　即便在相信“450mm时代”将会到来的人当中，对于能否在2012年导入450mm生产线也存在较多的质疑。VLSIRe-search公司总裁RistoPuhakka表示，与200mm生产线开发工具的成本相比，全部300mm生产线的研发成本是它的9倍，由此推算，预计开发450mm生产线的成本将会达到1020亿美元，这无疑是一个惊人的天文数字。他认为，集成电路设备开发费用的飞涨，可能使下一代450mm生产线的出现将延后到2020年-2025年之间，比现有进度延缓10年以上。

　　此外，也有专家对“450mm生产线可降低30%的芯片制造成本”提出质疑，认为得出该数据的演算模型并没有考虑硅片面积增大后将有可能在一定程度上降低设备的加工速度。

　　而在去年10月，全球领先的半导体设备制造企业应用材料公司表示，鉴于300mm生产线在经济规模、成品率、生产效率等诸多方面都有改进的空间，因此应用材料公司目前没有450mm生产设备的研发计划。

　　制造升级依靠全行业合作

　　面对业界的种种质疑，3家企业也看到了前进途中的困难。台积电先进技术事业资深副总经理刘德音博士表示，因先进技术的复杂性而导致成本增加是未来值得关注问题。三星电子存储器制造运营中心高级副总裁Cheong-WooByun则指出，进入450mm时代将有益于健全半导体业的生态体系，英特尔、三星电子及台积电将与供货商及其他半导体制造商一起合作，积极发展450mm技术。

　　的确，集成电路制造迈向450mm需要全行业的团结协作。莫大康认为，从300mm向450mm的过渡，是整个产业链的过渡，仅靠芯片生产厂家的努力是不够的，必须得到设备制造商、材料供应商等上下游企业的鼎力支持；而450mm生产设备巨额的研发费用也不可能由设备制造商单独承担，在合作研发的过程中，芯片制造企业和设备制造企业应该探寻一种互利的合作模式，使双方的资金、技术、人才都得到有效的利用。

　　中国工程院院士许居衍在接受《中国电子报》记者采访时表示，集成电路制造转向450mm是目前产业界一个最大的问题，由于450mm生产工艺和设备的研发投资巨大，其市场扩张速度和投资回收期都需要业界人士仔细研究分析。SEMI(国际半导体设备及材料协会)全球副总裁、中国区总裁丁辉文则向本报记者透露，SEMI正在联合主流的芯片生产厂家和设备制造厂家，对450mm生产设备和生产工艺的研发投资及研发周期进行评估，并将对新一代设备的价格作出预测，从而推断出有多少家企业具有购买能力，进一步估算450mm生产设备的市场容量。