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18吋晶圆与EUV微影难度高半导体制程面临挑战

稿件来源: 发布时间:2014-05-06

  根据Extremetech网站报导,极紫外光(EUV)微影技术仍待克服,以及18吋晶圆计画目前仍充满变数,种种消息对半导体产业而言,已出现技术亟待突破的关键期。   

  2012年,台积电、英特尔(Intel)与三星电子(Samsung Electronics)传出将支持欧洲最大半导体设备供应商ASML发展18(450mm)晶圆,外界一致认为产业对发展18吋晶圆有所共识。   

  201312ASML传出该计画暂停,英特尔FabD1XFab4218吋晶圆厂也传出暂停消息。18吋晶圆能否成真,也攸关EUV技术发展。   

  193nm微影技术进步到EUV技术后,其实仍有诸多技术问题有待克服,其中之一就是光源能(sourcepower)。可想而知,要转换到EUV技术与18吋晶圆所衍生的巨大成本,可能是要考量因素之一。   

  EUV原可降低过去使用双重曝光(DoublePatterning)带来的较高成本,18吋晶圆成本虽高,但较大面积使IC数量增加可以抵销当中成本,而且18吋晶圆具生产量(throughput)较高特点。   

  但只要EUV技术无法顺利派上用场,等于宣告18吋晶圆无用武之地。对此,为了顾及可能流失12吋晶圆(300mm)市场,三星据传已打算暂停18吋晶圆供货计画。   

  20142月的SPIE先进微影技术研讨会上,工程师已正式宣告被奉为半导体界发展圭臬的「摩尔定律」(Moore'slaw)已经告终。因为目前20nm节点下电晶体(transistor)成本下降已无法再寻求突破,也令人担忧未来EUV18吋晶圆的发展。   

  一般认为更新一代制程技术,可因GPUCPU电晶体数量增加,而让每单位面积成本下降,因为密度提高后代表生产的数量可增加,每平方毫米成本因此获得降低。   

  理论上,即使单一电晶体成本增加,大尺寸晶圆每平方毫米可制造电晶体数量也会提高,但密度增加??也代表晶圆成本增加。因此,可降低双重曝光衍生高成本的EUV技术与较大面积的18吋晶圆于是就被赋予众望。   

  台积电在2014SPIE先进微影技术研讨会上,曾严词批评ASMLEUV技术进度落后,并表示18吋晶圆推出时程,可能会再延后9年。这种说法,在业界来说,其实就是委婉地表示:这事已不会发生。   

  据专家ChrisMack指出,从长期趋势可得知,微影技术占总制造成本比例越来越高。如果微影技术在低于14nm下仍无法符合经济效益,只好从别处设法寻求降低成本。   

  他认为目前只有3D电晶体与直通矽晶穿孔(Through-SiliconVia)封装技术,是处理器设计唯一可行之路,也有人认为结合全空乏绝缘上覆矽(fully depleted silicon-on-insulator)FinFET设计或发展闸极环绕(gate-all-around)技术。   

  但这些共通点就是都存在未知数。过去数十年来,半导体工程师都大致认同当代与未来应发展的技术,即使各自晶圆厂采用不同制程,例如28nm有人采用前闸极(Gate-First)或采用后闸极,但都不影响长期趋势发展。   

  但如果EUV技术在10nm无法与18吋晶圆相辅相成,达到降低成本效益,代表后续仍有一箩筐棘手的技术与经济效益问题亟待解决,任何人一旦押宝错误技术,都可能导致流失市场以及投入巨大研发经费最后付诸流水的后果。     

(来源:DIGITIMES   2014414日)      
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