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18吋晶圓與EUV微影難度高半導體制程面臨挑戰

稿件來源: 發布時間:2014-05-06

  根據Extremetech網站報導,極紫外光(EUV)微影技術仍待克服,以及18吋晶圓計畫目前仍充滿變數,種種消息對半導體產業而言,已出現技術亟待突破的關鍵期。   

  2012年,臺積電、英特爾(Intel)與三星電子(Samsung Electronics)傳出將支持歐洲最大半導體設備供應商ASML發展18(450mm)晶圓,外界一致認為產業對發展18吋晶圓有所共識。   

  201312ASML傳出該計畫暫停,英特爾FabD1XFab4218吋晶圓廠也傳出暫停消息。18吋晶圓能否成真,也攸關EUV技術發展。   

  193nm微影技術進步到EUV技術后,其實仍有諸多技術問題有待克服,其中之一就是光源能(sourcepower)。可想而知,要轉換到EUV技術與18吋晶圓所衍生的巨大成本,可能是要考量因素之一。   

  EUV原可降低過去使用雙重曝光(DoublePatterning)帶來的較高成本,18吋晶圓成本雖高,但較大面積使IC數量增加可以抵銷當中成本,而且18吋晶圓具生產量(throughput)較高特點。   

  但只要EUV技術無法順利派上用場,等于宣告18吋晶圓無用武之地。對此,為了顧及可能流失12吋晶圓(300mm)市場,三星據傳已打算暫停18吋晶圓供貨計畫。   

  20142月的SPIE先進微影技術研討會上,工程師已正式宣告被奉為半導體界發展圭臬的「摩爾定律」(Moore'slaw)已經告終。因為目前20nm節點下電晶體(transistor)成本下降已無法再尋求突破,也令人擔憂未來EUV18吋晶圓的發展。   

  一般認為更新一代制程技術,可因GPUCPU電晶體數量增加,而讓每單位面積成本下降,因為密度提高后代表生產的數量可增加,每平方毫米成本因此獲得降低。   

  理論上,即使單一電晶體成本增加,大尺寸晶圓每平方毫米可制造電晶體數量也會提高,但密度增加??也代表晶圓成本增加。因此,可降低雙重曝光衍生高成本的EUV技術與較大面積的18吋晶圓于是就被賦予眾望。   

  臺積電在2014SPIE先進微影技術研討會上,曾嚴詞批評ASMLEUV技術進度落后,并表示18吋晶圓推出時程,可能會再延后9年。這種說法,在業界來說,其實就是委婉地表示:這事已不會發生。   

  據專家ChrisMack指出,從長期趨勢可得知,微影技術占總制造成本比例越來越高。如果微影技術在低于14nm下仍無法符合經濟效益,只好從別處設法尋求降低成本。   

  他認為目前只有3D電晶體與直通矽晶穿孔(Through-SiliconVia)封裝技術,是處理器設計唯一可行之路,也有人認為結合全空乏絕緣上覆矽(fully depleted silicon-on-insulator)FinFET設計或發展閘極環繞(gate-all-around)技術。   

  但這些共通點就是都存在未知數。過去數十年來,半導體工程師都大致認同當代與未來應發展的技術,即使各自晶圓廠采用不同制程,例如28nm有人采用前閘極(Gate-First)或采用后閘極,但都不影響長期趨勢發展。   

  但如果EUV技術在10nm無法與18吋晶圓相輔相成,達到降低成本效益,代表后續仍有一籮筐棘手的技術與經濟效益問題亟待解決,任何人一旦押寶錯誤技術,都可能導致流失市場以及投入巨大研發經費最后付諸流水的后果。     

(來源:DIGITIMES   2014414日)      
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