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三星设备晶片国际半导体指出18吋晶圆厂最快四年后登场

国际半导体技术发展蓝图于2007 Edition的版本中指出,18吋晶圆厂的时间点最早会落在2012年,而当时的DRAM及MPU/ASIC的制程技术为36nm,NAND Flash则为28nm。

  持续摩尔定律是半导体产业中最重要的议题之一,要将生产力提升或成本下降,主要包括制程持续向下微缩、采用新型设备、良率提升、及晶圆尺寸扩大。以下就针对晶圆尺寸扩大至18吋的议题作讨论,目前国际上对18吋晶圆厂仍众说纷纭。

  国际半导体技术制造协会率先定义“300mm-Prime计划”,这是一套大约20项生产力增强计划,旨在帮助目前的12吋晶圆厂逐步过渡到18吋晶圆,受到IC设备供应商的普遍支持。 Sematech联盟在2007年7月于Semicon West大会上提议“ISMI 450mm计划”,从目前的12 吋晶圆直接转向18吋晶圆,并预期在2012至2014年间完成。推动新计划能把产品制造周期缩短50%,并使每片晶圆的成本再降低30%。

  英特尔是少数负担得起建设18吋晶圆设备的晶片制造商之一,也是“ISMI 450mm计划”的最大拥护者。英特尔认为唯有较大的晶圆才能使产业沿着摩尔定律的轨道向前迈进,英特尔可能会在2012至2014 年间兴建第一座18吋晶圆厂。

  此外三星 (SAMSUNG)、台积电 (TSMC)和东芝 (Toshiba)也提及兴建18 吋晶圆厂。数家半导体设备和材料供应商已悄然开发首批原型450mm技术。 Brooks Automation公司总裁兼执行长Edward Grady认为,半导体设备产业已无力负担开发18吋设备的费用,过去IC设备产业担负了12吋设备沉重的研发费用,需要数十年的时间才足以回收其钜额的投资。

  美商应用材料公司总裁兼执行长Michael Splinter说:我们的研发重点主要在于下一代技术节点,而非晶圆尺寸。我们认为12吋晶圆厂的生产力会有极大进展。

  市场研究公司VLSI Research执行长G. Dan Hutcheson曾在于美国一场产业策略研讨会 (ISS)表示,18吋晶圆厂可能在2020~2025年左右出现,估计IC设备产业可能因此花费数百亿美元的天价来开发18吋设备。

  Soitec公司总裁、CEO兼主席Andre-Jacques Auberton-Herve怀疑是否“ISMI 450mm计划”确实可行,因为只有英特尔、三星、东芝和台积电等少数晶片制造商可负担得起建设18吋晶圆厂可能高达100亿美元的巨额投资。

  综合上述,18吋晶圆厂的进入障碍,主要包括资金面、技术与设备面、生产规模面等。投资18吋厂的资本支出过大,预估兴建一座18吋厂至少需要60亿至100亿美元 据历史经验,8吋过渡到12吋的厂商从75家左右到26家,因此预估未来全球能够建置18吋厂的公司只有10家,代表厂商如Intel、SAMSUNG、Toshiba及台积电等。

  制程设备及技术成本增加,以一座18吋厂,每月3万片产能规模,设备将需要花费45亿美金。而半导体设备厂开发18吋设备所需的研发经费将高达160亿美金以上,导致只有少数设备供应商有能力供应18吋设备,且需要晶片供应商共同投入与支援。

  一座18吋厂的生产规模可能是12吋厂的二倍以上,如此庞大的产能一定要有够大的晶片产品来支持,目前看起来以Memory、CPU、部分Logic产品及代工晶片规模够大。代表厂商如生产CPU的Intel、生产Memory的SAMSUNG及Toshiba,以及代工业务的台积电等。

  从历史来看,晶圆尺寸从4吋、5吋、6吋、8吋到12吋等,可知增加晶圆尺寸是降低每平方英吋晶片制造成本的一个重要因素。虽然目前IC厂商还在努力把12吋晶圆厂成本最佳化,但在18吋晶圆能再降低每平方英吋的晶片制造成本的前提下,并透过半导体材料、设备及晶片商的共同努力,18吋晶圆厂的实现只是时间快慢的问题。

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