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18英寸晶圓技術路在何方?18英寸晶圓的“海市蜃樓”。

2022-4-25 14:59:03??????點擊:
十年前,18英寸晶圓技術曾是半導體產業內熱議的話題,當時不少雄心勃勃的芯片公司投以重資,卻紛紛鎩羽而歸。其中最大的原因是——成本。2004年,SEMI認為該領域需要投入的成本為250億至400億美元,2011年,Leti也認為差不多需要400億美元,一度還成立了全球18英寸聯盟(Global450Consortium)。
2011年,半導體制造聯盟Sematach負責人經理TomJefferson曾表示,計劃從2013年年中至2014年初,將在紐約阿爾巴尼建立一條完整的18英寸生產線,該生產線采用50中不同的設備類型。
然而這個18英寸聯盟成員卻目的各不相同,計劃中的50個設備類型來自不同的供應商,目的主要是數據開發,以支持來自復雜供應商的各種設備類型。
TomJefferson還認為,非參與者,即聯盟之外的企業不太可能獲得很多18英寸的專利或者共享聯盟工作人員資源,以及不太可能享有和聯盟伙伴同樣的“財務杠桿伙伴關系”。
然而,即便是聯盟參與者,在晶圓良率測試方面也有優先級,給人的印象是,不參加該計劃會降低生產線推廣的概率。
當時業內已經擔憂一些設備供應商可能會選擇遠離18英寸,專注于12英寸平臺的專業開發,8納米節點對18英寸來說走到了一個歷史節點,SEMI在2011年曾經做出過這樣一個判斷:“后COMS時代18英尺晶圓將是主流尺寸。在15-20年內,即使是MEMS、電源管理芯片等小批量成熟技術也可以遷移到18英寸廠”。不過SEMI還指出,一旦18英寸大規模上馬,會導致12英寸產能過剩,8英寸生產線的遷移也會受到影響。
CEA-Leti研究員MichelBrillouet給了當時的歐盟委員會幾個建議,大力開發18英寸晶圓技術拓展,暫時擱置對摩爾定律極限的討論,或者擱置18英寸的開發,專注3D封裝和光刻機的研發。
不過18英寸最終戛然而止。
很長時間里我們都在討論關于18英寸晶圓的東西。
目前大約有130家公司擁有6英寸晶圓廠,而擁有8英寸晶圓廠的公司不到90家,擁有12英寸晶圓廠的公司只有24家。
晶圓直徑越大,每片晶圓能夠生產的芯片數量就越多,采用大尺寸晶圓,增加的成本(主要在材料和制作工序上)并不高,但是可以大幅增加產量,從而降低單顆芯片的成本。從歷史數據來看,晶圓廠每一次采用大尺寸晶圓取代原有產線,單位面積生產成本可以降低20%。
18英寸晶圓的面積是12英寸晶圓的2.25倍。如果建造18英寸晶圓廠,其wpm輸出與12英寸晶圓廠相同,則需要的晶圓廠數量減少大約2.25倍(由于較低的邊緣芯片損失甚至更少),25個內存晶圓廠變成11個內存晶圓廠,100個邏輯或其他晶圓廠變成44個晶圓廠。這些是要建造的更易于管理的晶圓廠數量。
相對應的運行晶圓廠所需的人員數量取決于晶圓的數量,由于晶圓的尺寸大數量少,晶圓廠所需的人數也會減少。
不幸的是,目前在18英寸晶圓產線發展上遇到了資金和技術的雙重壓力,導致晶圓廠向18英寸晶圓產線轉進的速度急劇放緩。開發18英寸的努力已經結束,唯一的18英寸晶圓廠已經退役。18英寸的工作與過去的晶圓尺寸轉換不同,在150mm時,英特爾是領導轉型并支付大量工作費用的公司,而在200mm時則是IBM。在12英寸時,設備公司承擔了很多成本,他們需要很長時間才能收回投資。
50mm的成本再次被推到設備公司身上,他們非常不愿意接受這種情況。2014年,英特爾(18英寸的主要驅動力之一)利用率低,42號晶圓廠閑置,因此他們將資源從18英寸撤下,臺積電也在18英寸上退讓,設備公司暫停開發工作,18英寸晶圓就此“死亡”。
在這一點上,重振18英寸可能為時已晚,ASML只是試圖生產足夠的EUV系統并將HighNA設備投入生產。12英寸的HighNAEUV系統已經非常龐大——難以運輸系統,制造更大的18英寸版本將是前所未有的工程挑戰。
半導體公司長期以來一直在短視地壓榨供應商的價格,這往往對自己的長期不利。起始晶圓就是一個很好的例子,價格已經被壓低到晶圓制造商投資新產能不經濟,現在該行業面臨短缺。現在,只有短缺驅動的價格上漲才能最終使新的投資變得經濟。
  在接下來的十年中,由于我們在努力減少環境足跡的同時可能使我們的行業翻倍排放碳足跡,使用18英寸晶圓會使得減少碳排放容易得多。    
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