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18寸晶圓2018年量產 是否過度樂觀的目標


18寸晶圓2018年量產 是否過度樂觀的目標

在9月初SemiconTaiwan舉辦的“450mm供應鏈”研討會中,臺積電和G450C(全球450聯盟)明確揭示了18寸晶圓預計于2018年投入量產的發展時程。相對于臺積電的信心滿滿,包括TEL(東京威力科創)、LamResearch、應用材料和KLA-Tencor等設備制造商,卻都異口同聲地談到,設備業者所面臨的嚴峻開發成本與風險挑戰。

G450C的18寸晶圓量產時程

G450C(Global450Consortium)是由英特爾、三星、臺積電、IBM和GlobalFoundries五家龍頭業者于去年共組的18寸晶圓研發聯盟,在這些業者的積極推動下,18寸晶圓的發展藍圖也越來越為明確。

臺積電派駐于G450C的林進祥博士表示,一年來18寸晶圓的技術開發與業者的參與程度都有顯著進展。G450C的目標是從今年起展開14奈米的技術展示,到2015~2016年進入10奈米試產。

而就制造設備的成熟度來看,大部分設備到2014年都能完成試驗機臺的開發,但*重要的蝕刻技術,則預計要到2016年完成初步試驗機臺,2018年完成量產機臺開發。

目前,G450C是采用壓印(imprint)技術作為過渡時期的蝕刻方案,未來將朝193i(浸潤式193nm)與EUV發展。G450C的無塵室預定于2012年12月就緒,這將會是****座18寸晶圓廠。

臺積電450mm計劃**總監游秋山博士則是提到了公司內部對18寸晶圓設備設定的目標,希望與12寸設備相比,整體設備效率能于2018年達到1.1倍、2020年提升至1.8倍。此外,設備價格小于1.4倍、尺寸小于1.5倍、缺陷密度小于0.4倍,以及平均每片晶圓能維持相同的水電消耗。

這個數據一提出,當場就有設備業者問到,若晶片制造商希望設備效率提高1.8倍,但卻僅希望付出1.4倍的價格,這樣如何說服設備業者投入龐大資金開發新的18寸晶圓設備?

這個問題,的確觸及到眾多設備制造商的痛處?;叵氘敵跻妻D至12寸晶圓的慘痛教訓,現在18寸晶圓的大餅更是不這么好吃。

推動18寸晶圓量產,主要的考量在于取得成本效益,希望能延續過去從6寸移轉至8寸、12寸的發展軌跡,透過更高的每片晶圓產出,讓晶片成本能持續下降。然而,這套過去適用的摩爾定律,隨著制程微縮趨近極限,以及18寸晶圓的龐大機臺投資,能否再和過去一樣帶來同樣的成本效益,實在令人懷疑。

此外,全球經濟前景的不確定性,以及未來幾有少數幾家制造業者有能力買單,投資報酬率有限,種種因素,都讓設備業者對此議題顯得裹足不前,進退兩難。

設備廠商痛苦跟隨

TEL副總裁暨企業行銷總經理關口章九甚至說,如果業界沒有充分的事先討論,共同開發機臺,450mm將會是一場災難。而且,漫長的450mm市場成熟期會讓設備商的財務風險增加。

LamResearch公司450mm計劃副總裁MarkFissel也以12寸晶圓移轉為例指出,從1995年試驗機臺首度完成開發,由于歷經網路泡沫等經濟因素,一直到2004年,半導體產業整整花了9年的時間,才使得12寸晶圓出貨量超過8寸晶圓。

而18寸晶圓即使能于2018年投入量產,可能需要更長的時間才能成為主流,面對既有12寸晶圓先進制程持續投資與18寸晶圓開發的雙重壓力,設備業者若沒有強大的財務支援,很有可能無以為繼。

游秋山也坦承,移轉至18寸晶圓還有許多挑戰有待克服。首先,業界有沒有辦法在2015年前就10奈米制程蝕刻技術取得重大突破?同時,合理的設備成本、顯著的生產力提升、全自動化無人生產線、環保工廠等議題都需要獲得**性的解決,才有可能讓18寸晶圓量產得到預期的成本效益。

游秋山指出,當初業界朝12寸晶圓移轉時,也曾面臨許多質疑。但事實證明,透過多項的技術**與突破,仍然克服了種種挑戰,因此他樂觀認為,18寸晶圓量產目標終將能夠成功。

不過,不管是從晶片制造商和設備商的角度來看,18寸晶圓都已成為少數幾家業者才能玩得起的游戲,這是與業界朝12寸晶圓移轉時,完全不同的產業環境與需求。?口章九表示,即使幾家重量級制造商已經訂出了量產時程目標,但高昂的進入成本,將是不利于**的。

ASML的聯合開發計劃

盡管困難重重,但臺積電、英特爾、三星這些龍頭業者,為了延續產業發展、持續保持優越優勢,并建立更高的競爭障礙,勢必得在朝18寸晶圓移轉的這項行動中奮力前進。

對此議題,應用材料矽晶系統部門副總裁KirkHasserjian總結了順利移轉至18寸晶圓世代的六項關鍵因素,分別是:業界同步的移轉時程、蝕刻技術成熟度、成本分攤、協同合作、**、以及供應鏈的就緒。

成本分攤、合作**在18寸晶圓世代將顯得重要。林進祥也鼓勵設備業者說,現在共同承擔風險,未來終將能共同分享利益。

提到成本與風險分攤,微影設備大廠ASML日前提出的聯合開發計劃便是一個優良的范例。微影技術能否就緒,攸關18寸晶圓量產目標的實現,而ASML的動作更是扮演了舉足輕重的角色。

ASML在今年7月提出了客戶聯合投資計劃,在英特爾首先表態以41億美元收購ASML的15%股權后、臺積電和三星也分別跟進,各取得5%和3%的股權,將共同研發下一代微影技術。

臺積電、英特爾、三星是未來半導體制造的三大勢力,盡管彼此間的角力激烈,但從G450C的合作,到ASML的共同入主,卻又不得不共同分攤下一代18寸晶圓制造的龐大研發成本。它們之間的競合關系是未來半導體產業的關注重點,也是18寸量產目標能否成真的重要關鍵。

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