关于450mm晶圆生产线的争论

　　另一种意见是2020年以后，VLSI Research 总裁Risto Puhakka 警告说：“IC设备开发费用的飞涨，可能使下一代450mm晶圆厂的出现将延后到2020~2025年之间，比现有进度延缓10年以上”。2008年1月在ISS会上，VLSI Research CEO G.Dan Hutcheson说：“450mm晶圆将会出现，人们开始着手研究处理问题，但从来不相信2012年就会出现，可能在2020~2025年左右出现”。IC Insights 总裁Bill Mcclean 认为：“450mm技术可能至少需要10年才能完成，在2015年之后，450mm晶圆制程将在行业内确定主要IC生产商的支配地位”。
                                                              

图1  英特尔Mike Goldstein 双手举着一枚450mm晶圆，并介绍了450mm的初始材料

当前研发450mm晶圆技术的动向

　　英特尔于2006年成立450mm晶圆小组。2006年10月在ISMI研计会上，英特尔Mike Goldstein 双手举着一枚450mm晶圆(图1)，并介绍了450mm的初始材料，他强调硅供应链、材料加工、表征设备和晶圆规格标准化等方面的挑战，其中最大挑战来自CE直拉机，由于提拉速度慢，导致生产力下降，硅衬底成本增加。去年7月日本日矿金属表示已开始供应多晶硅450mm晶圆样品。

　　台积电于2006年对450mm晶圆的研发进行投资。2007年4月台积电对450mm晶圆进行评估，台积电将投资80~100亿美元建造450mm晶圆厂。由于450mm晶圆的投资是300mm的3倍，所以台湾地区产业经济业资讯服务中心(IEK)认为，台湾地区能投资建得起450mm的公司是台积电、力晶半导体、南亚科技、茂德科技。预计未来台湾450mm晶圆厂的产量将超过300mm。今年1月台湾地区经济部门启动下世纪工作计划，筹组450mm晶圆制程联盟，招募台湾地区半导体上下游厂加入，未来将积极参与国际标准的制定，争取ISMI来台湾设立450mm晶圆试产线。

　　ISMI于2006年一季度成立450mm晶圆工厂体系结构、工厂模拟、初始材料和经济分析4个焦点小组，10月在ISMI制造效率研讨会上，这些小组分别报告了他们的最新工作进展。2007年7月在Semicon West 会上，ISMI启动450mm项目，在2007年组织讨论新450mm计划，并将在2008年达到以下目标：确保450mm硅晶圆的有效性；发展450mm工程整合指导和标准；建立450mm工厂集成原型测试平台。2007年11月在夏威夷召开的ITRS下属ITPC(半导体行业国际会议)上正式将450mm晶圆作为会议基本议题。看来，450mm将逐步纳入ITRS的规划中。2007年10月全球半导体制造联盟Sematech准备建一家工厂综合实验台“制造厂，以推动450mm设备的发展，工厂将建于美国德克萨斯州奥斯汀市，计划造450mm交互式实验台。

谁为研发450mm晶圆设备买单？

　　众所周知，研发300mm晶圆设备的买单都是由设备厂自掏腰包。可是，研发450mm设备情况就不同了，因为投入太大，设备厂不再愿意单方承担风险，要与芯片厂共担风险。WNK公司副总裁Daren Dance明确表示：“考虑到300mm晶圆未能在预期时间段内推出的历史，以及它对供应面的可怕影响，很容易看出为什么设备厂非常关心谁为晶圆尺寸的再次扩大(450mm)买单？”VLSI Research总载Risto Ruhakka 认为：“如果系统研发成本遵循同样昂贵的300mm时代的指数曲线，则设备工业将无法负担450mm厂所需加工设备的开发费用。在这种情况下，总体IC设备业将耗费1020亿美元用于450mm设备，而目前还不清楚，谁将为研发450mm设备买单？”2005年9月日本东京电子(TEL)CEO Tetsuro Higashi 在国际半导体制造论坛(ISSM)会上直言不讳地指出:”研究450mm晶圆的IC设备买单应由双方来共同承担,双方分享风险和利润”。他呼吁设备厂与芯片厂必须加强合作,共同承担越来越多的研发成本,在开发下一代设备期工艺和晶圆尺寸方面要避免过去(指300mm设备)的错误,合作将帮助产业避免过去的错误。

　　为此，去年10月全球头号IC设备厂应用材料表示：“目前内部没有任何450mm晶圆厂设备的研发计划，而300mm晶圆厂在经济规模、良率、效能、生产力都有极多的改进空间”。

450mm晶圆规模标准

　　在去年7月Semicon West会上，讨论了450mm晶圆规格标准，推荐厚度比300mm厚50mm，达825mm，这是为了保证制造和加工过程中晶圆的完整性。由于450mm晶圆直径/厚度比的增大，将加大热处理过程中晶圆的滑落和破裂风险，该风险来自温度梯度和重力带来的应力。另外，晶圆的弯曲性在制造过程中的退化，会给光刻、退火多个制程带来麻烦。为此，450mm设备必须全自动化。关于450mm晶圆一批的数量问题也进行了讨论，一批是25枚好还是13枚好。

　　由此看来，建造450mm晶圆生产线是大势所趋，最早建成450mm晶圆厂的时间是2012年左右，由于建一座月产12~15万片的450mm晶圆厂需投资120~150亿美元，所以450mm晶圆技术、建厂、量产等方面都需要多方合作，甚至建立联盟，包括芯片厂、设备厂、材料厂、化工厂等，只有这样，才能加速450mm晶圆前进的步伐。