启闳半导体科技(江苏)有限公司QiHong Semicon TECHNOLOGY (JIANGSU) CO.,LTD
因为450mm晶圆涉及到整个产业链上下游的巨大变化,总投入是千亿美元量级的,半导体业界再也没有一家企业能够独家制订标准和承担风险。知乎博主“老狼”曾表示,如果投入一个450mm的FAB, 成本将超过100亿美金,只有少数公司能承担得起一座450mm工厂,这将带来更大的两极分化现象。
总的来看,迁移到新的晶圆尺寸平台需要半导体供应链的上下游合作,会牵涉到整个产业链的资源调配,研发以及一体化行动,几乎所有工具都需要重新研发、投产和试运行。
类似地,设备市场也越来越集中,前10家供应商所占据的市场份额已经从90年代的60%增长到了2000年代的75%以上。为了维持芯片成本下降和行业持续增长,晶圆尺寸增大与利益相关者之间的垂直合作至关重要。
目前在18英寸晶圆产线发展上除了资金和技术的双重压力,导致晶圆厂向18英寸晶圆产线转进速度急剧放缓的原因还在于设备厂商的意愿。
18英寸的工作与过去的晶圆尺寸转换不同,在150mm时,英特尔是领导转型并支付大量工作费用的公司,而在200mm时则是IBM。在300mm时,设备公司承担了很多成本,他们需要很长时间才能收回投资。
而450mm的成本再次被推到设备公司身上,他们非常不愿意接受这种情况。2014年,英特尔因利用率低,42号晶圆厂闲置,因此将资源从18英寸撤下,台积电也在18英寸上退让,设备公司暂停开发工作,18英寸晶圆就此“死亡”。
在前车之鉴的阴影下,重振18英寸之路并非易事。
最初ASML的研发计划包括450mm晶圆光刻系统和EUV光刻机系统,在发现450mm晶圆的道路上行不通后,ASML于2013年11月决定暂停450mm光刻系统的开发,直到看到客户及市场在这一领域有明确的需求。
当前,ASML试图生产足够的EUV系统并将High NA设备投入生产。12英寸的High NA EUV系统已经非常庞大——难以运输,制造更大的18英寸版本将是前所未有的工程挑战。
此外,为了维持更大晶圆的均匀性、生产性和良品率,18英寸产线对晶圆传送工具、单片加工设备、精密切割设备及CMP等设备提出了更高的精准度要求,要产生更大的成本。加工更大晶圆和更小的容差的设备变得更加昂贵。
随着晶圆尺寸的增大,对于系统的集成、系统的自动化、材料的特殊要求及整体功耗等都对设备制造商提出更高的要求。
可以预见,芯片制造商和设备制造商需要共同努力实现技术进步,这样才能应对先进的小型化和晶圆尺寸增长所带来的更大难题。只有使得芯片制造商与设备制造商同时实现双赢,才能持续推动半导体产业的健康发展。同样设备制造商需要投资较之前比例更多的研发费用,才能实现450mm晶圆苛刻的工艺及技术要求。