半导体设备业的“合作”难题

在Semicon West期间的一场记者会上，两大半导体设备厂应材(Applied Materials)与TEL (Tokyo Electron Ltd)的高层正好在贵宾桌上分坐两端；这也许是巧合，但也可能不是──毕竟这两家公司向来是死对头，双方大有理由王不见王。

不过，也许未来有这么一天，向来各自为政的晶圆厂设备业的竞争厂商们，会坐下来共进午餐，甚至连手订定技术规格、合作推动新设备研发案，好让产业界跟上摩尔定律(Moore’s Law)的脚步…这也是今年Semicon West上，不少业者们的期望。

在该展会上出现的紧急呼声，是希望IC业者们在研发上进行更多合作，特别是设备制造商；在经费拮据的情况下，设备供货商得团结起来，才能降低成本与风险。

这对于某些(不是全部)技术来说特别需要，例如18吋晶圆与超紫外光(EUV)微影；此外新一代微影架构、量测以及硅穿孔(through-silicon-vias，TSV)等，也都是需要庞大研发经费才能有所进展的技术案例。

简而言之，产业观察家认为，如果晶圆设备供货商们继续假装一切如常、继续各自为政，两年一次的制程周期(process cycle)进展速度将会减缓。而这些总是拒绝相互合作的设备厂，也恐怕将会一步步走向灭亡之路。

应材资深副总裁暨硅晶系统事业部门(Silicon Systems Group)总经理Tom St. Dennis提出警告：“现有的晶圆制造设备产业规模，根本不足以负担追随摩尔定律、提供客户尖端设备与制程技术所需的庞大研发支出。”

St. Dennis表示，为了支持客户跟上技术蓝图并提供关键服务，该公司认为已有建立新业务模式、以及建立联盟关系来最佳化产业资源利用的需要。(St. Dennis在该场记者会上，就是与TEL美国分公司的总经理Harvey Frye分坐贵宾桌两端)

这些年来，有不少芯片供货商与设备业者的合作案例，设备业者也会与研发机构进行合作，例如Albany Nanotech、IMEC、Selete、Sematech与SRC；可见合作是有用的。设备制造商之间也曾有过各种研发合作，但仅限于有助于业务发展且双方无竞争关系的情况。

但晶圆厂设备产业的研发模式却仍在黑暗时代，这些厂商(特别是竞争对手之间)互不信任也拒绝合作。例如应材与TEL，就很难想象会进行合作；看这两家公司的自动测试设备(ATE)业务就可发现，他们各自支持不同的产业联盟与通用平台，可惜都不顺利。

也许半导体设备业者该与IC业者学学，该如何与竞争者合作来降低研发成本；如IBM的联盟就是一个模范，那里有一群对手为了共同的利益携手开发制程技术。

设备产业有太多理由需要合作，其中一个就是微影技术的发展。目前193奈米浸润式微影，被视为可支援32/28奈米制程节点；但到了22奈米节点，微影技术选项除了193奈米浸润式技术，还有双图案(double-patterning)、无光罩(maskless)与纳米压印(nanoimprint)。

到了15奈米制程节点，EUV技术是最被看好的，不过目前该技术的研发却因相关检测设备的落差而出现瓶颈；据了解，开发EUV检测设备还需投入2亿美元的经费。而奈米压印、无光罩技术相关设备的开发，也同样面临缺钱窘境。

对此KLA-Tencor营销长Brian Trafas认为，要实现下一代的检测设备与技术，建立新的募资与资源共享机制是可行的；例如KLA-Tencor就正与Sematech的成员共同合作，研发最新的光罩检测工具。

但Trafas表示，像是EUV技术开发所需的庞大成本，传统的募资与研发模式恐怕会难以支撑；这类研发案除了所费不赀，投资报酬率也不明。因此有人认为，得靠像应材、TEL这样相互竞争的大厂连手，才能降低开发EUV检测设备的研发成本。

不过Trafas也坦承，实在难以想象应材与TEL会愿意合作，不说两家设备供货商的死对头关系，要谈连手，智慧财产权就是一个顾虑。

18吋晶圆也是引发产业合作议题的另一项艰难技术；虽然英特尔(Intel)、台积电(TSMC)与三星(Samsung)已经站出来相挺，但如果设备供货商不买帐，这些芯片大厂难道得自己去搞设备吗？据统计，催生18吋晶圆厂所需经费是200亿到400亿美元！

除了一再呼吁产业界合作，今年的Semicon West就在如此沉闷的气氛下进行，据说不但参展摊位较往年减少，参观人数也很冷清。不少大厂都没出现在展场，改在场外设置针对客户与产业分析师开放的会议室。而展会期间也很少有新产品、新技术的发表。