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18寸晶圆2018年量产 是否过度乐观的目标


18寸晶圆2018年量产 是否过度乐观的目标

在9月初SemiconTaiwan举办的“450mm供应链”研讨会中,台积电和G450C(全球450联盟)明确揭示了18寸晶圆预计于2018年投入量产的发展时程。相对于台积电的信心满满,包括TEL(东京威力科创)、LamResearch、应用材料和KLA-Tencor等设备制造商,却都异口同声地谈到,设备业者所面临的严峻开发成本与风险挑战。

G450C的18寸晶圆量产时程

G450C(Global450Consortium)是由英特尔、三星、台积电、IBM和GlobalFoundries五家龙头业者于去年共组的18寸晶圆研发联盟,在这些业者的积极推动下,18寸晶圆的发展蓝图也越来越为明确。

台积电派驻于G450C的林进祥博士表示,一年来18寸晶圆的技术开发与业者的参与程度都有显著进展。G450C的目标是从今年起展开14奈米的技术展示,到2015~2016年进入10奈米试产。

而就制造设备的成熟度来看,大部分设备到2014年都能完成试验机台的开发,但*重要的蚀刻技术,则预计要到2016年完成初步试验机台,2018年完成量产机台开发。

目前,G450C是采用压印(imprint)技术作为过渡时期的蚀刻方案,未来将朝193i(浸润式193nm)与EUV发展。G450C的无尘室预定于2012年12月就绪,这将会是全球**座18寸晶圆厂。

台积电450mm计划**总监游秋山博士则是提到了公司内部对18寸晶圆设备设定的目标,希望与12寸设备相比,整体设备效率能于2018年达到1.1倍、2020年提升至1.8倍。此外,设备价格小于1.4倍、尺寸小于1.5倍、缺陷密度小于0.4倍,以及平均每片晶圆能维持相同的水电消耗。

这个数据一提出,当场就有设备业者问到,若晶片制造商希望设备效率提高1.8倍,但却仅希望付出1.4倍的价格,这样如何说服设备业者投入庞大资金开发新的18寸晶圆设备?

这个问题,的确触及到众多设备制造商的痛处。回想当初移转至12寸晶圆的惨痛教训,现在18寸晶圆的大饼更是不这么好吃。

推动18寸晶圆量产,主要的考量在于取得成本效益,希望能延续过去从6寸移转至8寸、12寸的发展轨迹,透过更高的每片晶圆产出,让晶片成本能持续下降。然而,这套过去适用的摩尔定律,随着制程微缩趋近极限,以及18寸晶圆的庞大机台投资,能否再和过去一样带来同样的成本效益,实在令人怀疑。

此外,全球经济前景的不确定性,以及未来几有少数几家制造业者有能力买单,投资报酬率有限,种种因素,都让设备业者对此议题显得裹足不前,进退两难。

设备厂商痛苦跟随

TEL副总裁暨企业行销总经理关口章九甚至说,如果业界没有充分的事先讨论,共同开发机台,450mm将会是一场灾难。而且,漫长的450mm市场成熟期会让设备商的财务风险增加。

LamResearch公司450mm计划副总裁MarkFissel也以12寸晶圆移转为例指出,从1995年试验机台首度完成开发,由于历经网路泡沫等经济因素,一直到2004年,半导体产业整整花了9年的时间,才使得12寸晶圆出货量超过8寸晶圆。

而18寸晶圆即使能于2018年投入量产,可能需要更长的时间才能成为主流,面对既有12寸晶圆先进制程持续投资与18寸晶圆开发的双重压力,设备业者若没有强大的财务支援,很有可能无以为继。

游秋山也坦承,移转至18寸晶圆还有许多挑战有待克服。首先,业界有没有办法在2015年前就10奈米制程蚀刻技术取得重大突破?同时,合理的设备成本、显著的生产力提升、全自动化无人生产线、环保工厂等议题都需要获得**性的解决,才有可能让18寸晶圆量产得到预期的成本效益。

游秋山指出,当初业界朝12寸晶圆移转时,也曾面临许多质疑。但事实证明,透过多项的技术**与突破,仍然克服了种种挑战,因此他乐观认为,18寸晶圆量产目标终将能够成功。

不过,不管是从晶片制造商和设备商的角度来看,18寸晶圆都已成为少数几家业者才能玩得起的游戏,这是与业界朝12寸晶圆移转时,完全不同的产业环境与需求。?口章九表示,即使几家重量级制造商已经订出了量产时程目标,但高昂的进入成本,将是不利于**的。

ASML的联合开发计划

尽管困难重重,但台积电、英特尔、三星这些龙头业者,为了延续产业发展、持续保持优越优势,并建立更高的竞争障碍,势必得在朝18寸晶圆移转的这项行动中奋力前进。

对此议题,应用材料矽晶系统部门副总裁KirkHasserjian总结了顺利移转至18寸晶圆世代的六项关键因素,分别是:业界同步的移转时程、蚀刻技术成熟度、成本分摊、协同合作、**、以及供应链的就绪。

成本分摊、合作**在18寸晶圆世代将显得重要。林进祥也鼓励设备业者说,现在共同承担风险,未来终将能共同分享利益。

提到成本与风险分摊,微影设备大厂ASML日前提出的联合开发计划便是一个优良的范例。微影技术能否就绪,攸关18寸晶圆量产目标的实现,而ASML的动作更是扮演了举足轻重的角色。

ASML在今年7月提出了客户联合投资计划,在英特尔首先表态以41亿美元收购ASML的15%股权后、台积电和三星也分别跟进,各取得5%和3%的股权,将共同研发下一代微影技术。

台积电、英特尔、三星是未来半导体制造的三大势力,尽管彼此间的角力激烈,但从G450C的合作,到ASML的共同入主,却又不得不共同分摊下一代18寸晶圆制造的庞大研发成本。它们之间的竞合关系是未来半导体产业的关注重点,也是18寸量产目标能否成真的重要关键。

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