2024年3月22日发(作者：软件商店安装下载)

栏目编辑崔澎

关于

450mm

晶圆生产线的争论

TheArgumenton450mmWafer

■翁寿松

要不要建450mm晶圆生产线？

不断缩小芯片的特征尺寸和不断扩大晶

圆的直径是推动半导体产业前进的两大轮

子。当今，第一个轮子正处于45nm芯片量

产的位置，并正在向32nm芯片前进；第二

个轮子正处于300mm晶圆量产的阶段，并

正在向450mm进军。目前全球300mm晶

圆生产线到底有多少条？由于统计渠道不

同，略有差异。(1)据2008年1月《电子产

品世界》报道，全球600条IC生产线中，产

能主要集中于200/300mm生产线，至2007

年底，200mm生产线190条，300mm生产

线60条。(2)据2008年2月《SIChina》报

道，全球300mm生产线(含在建)81条，其

中台湾地区22条，美国21条，日本15条，

韩国9条，中国8条，欧洲5条，新加坡1

条。(3)据2007年8月SEMI预测，至2008

年底全球300mm生产线73条，其中25条

为2008年新增，月产超过620万片。

关于要不要建450mm晶圆生产线的意

见迥然不同。同意的理由是，增大晶圆尺寸

是降低芯片成本的有效办法。坚持要建

450mm生产线的急先锋是英特尔，吹鼓手

是台积电。2007年11月ICInsights预测

将有15家芯片厂参与450mm技术竞争，较

早表态的有5家，如英特尔、台积电、三星

电子、东芝和海力士；最终会参加的有力晶

半导体、奇梦达、茂德科技、尔必达、南亚

科技、台联电、Micro、中芯国际、特许和

IBM等。ICInsights总裁BillMcclean认

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电子产品世界

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为：“生产450mm产品是必然的方向，

450mm晶圆只是到来的时间问题，而不是

是否会到来的问题”。他又说：“是否采用

450mm晶圆制程的底线和发展该技术的成

本不会联系在一起，在现有的基础上采用

450mm技术的成本绝对是非常高的”。他还

认为：“在下一个10年中，450mm晶圆将

在IC行业中具有空前权力和影响力”。

否定的意见是，2007年4月成本管理软

件与咨询公司WrightWilliams&

Kellytm(wwk)在调查450mm晶圆厂项目

中指出，有近40%的人认为450mm晶圆厂

永远不会出现。早在2005年，也有一些人

认为，450mm晶圆厂永无见天日的机会，

300mm晶圆将成为IC工业最后的晶圆尺

寸。

何时建450mm晶圆厂？

关于何时建成450mm晶圆厂也有两种

不同的意见，一种是2012年前后，另一种

是2020年以后。

从晶圆尺寸发展历史看，大约每10~11

年会发生一次晶圆尺寸的转移，200mm量

产约在1990年，300mm在2001年左右，预

测450mm的量产时间大概在2012年前后。

美国应用材料常务董事IddoHadar表示：

450mm晶圆方向前

进，除非经改变其行为方式，它将于

2011~2015年出现。收回450晶圆的投资是

可能的，但其周期将长于企业和管理层的

“全球半导体产业正向

寿命”。英特尔支持ISMI(国际

半导体技术制造协会)450mm

的项目经理TomAbell认为：

“只要能像历史上的每次晶圆

尺寸转移那样获得生产力提高

等好处，那么2012年将是

ITRS(国际半导体技术蓝图)

预测转向450mm的合适时间

点”。WWK公司在“预测

450mm晶圆厂问世时间”调

查中，最常见的回答是2013年

图1英特尔Mike

或更晚。2008年1月英特尔在半导体产业

Goldstein双手举着一枚

策略研讨会(ISS)上表示：在2012年左右建

450mm晶圆，并介绍了

成450mm晶圆厂。英特尔CEOPaul

450mm的初始材料

Otellini表示，英特尔在2012年向450mm

生产线过渡，并将与半导体设备厂共同向

这一技术转移，如应用材料、日立、尼康等。

并且最早在2014年开始利用450mm晶圆

进行少量生产，并希望与三星电子、台积

电、东芝等大型半导体厂进行只作。台积电

认为，全球300mm晶圆将于2012年达到

整体产业的50%，同时450mm将正式启动，

并进入试产阶段。台积电将于2010年使用

450mm晶圆，与英特尔、三星一起成为全

球最新世代的领导厂。

另一种意见是2020年以后，VLSI

Research总裁RistoPuhakka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，VLSIResearchCEO

cheson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”。ICInsights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”。

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栏目编辑崔澎

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

MikeGoldstein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SemiconWest

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DarenDance

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？”

VLSIResearch总载RistoRuhakka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)CEOTetsuro

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

26是个人。而个人的购买行为一定是迟疑，对

于价格敏感，而且买东西一定会货比三家

的。消费类电子产品的生命周期短，风险增

大，也必定反映到芯片的价格上，所以对于

半导体工业的要求有新的变化。

世界半导体工业有三次浪潮。首先，是

90年代初是由PC推动，然后是97、98年的

网络推动，再到现在的消费电子产品推动，

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栏目编辑崔澎

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SemiconWest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。

上升的速度越来越高。07年半导体业已达

2600亿美元。全世界各个市场机构对于2008

年半导体业的预测，分别是Semico

Research为12%，ICInsight是10%，SIA

是7.7%，iSuppli是7.5%。但是最近由于高

油价，美国经济不确定性，以及存储器仍是

低迷，iSuppli和Gartner都纷纷调低今年的

预测至3.3％及3.4％。(待续)