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14奈米量產迫在眉睫 台積電:設備商動作太慢

上網時間: 2011年09月09日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:台積電  14奈米節點  18吋晶圓  微影  設備 

在Semicon Taiwan半導體設備展上,晶圓代工大廠台積電(TSMC)的高層指出,要趕上 14奈米節點晶片在2015年的量產時程,時間已經不多了,但設備業者卻動作太慢。台積電認為,要讓 14奈米晶片達到成本效益,需要採用下一代微影技術以及 18吋晶圓,但設備業者在這兩方面都沒有趕上晶圓代工業者的時間表。

台積電研發資深副總蔣尚義(Shang-Yi Chiang)表示:「我們一天比一天更擔心。」晶圓廠的產能需要達到每小時100片以上晶圓片,但到目前為止,超紫外光(EUV)微影技術產量最多僅能達到每小時5片晶圓;其他兩種採用多重電子束直寫方案的備選微影技術,一小時的產量甚至不到1片晶圓。

「台積電在幾個月之前就提出了我們的 18吋晶圓願望清單,但有部分設備業者認為那太趕了,所以現在我們也不知道確切的時間表將會如何;」蔣尚義接受EETimes編輯訪問時指出:「我們可能得採取轉換至0.13微米製程時的做法,當時有部分產能是採用8吋晶圓,有部分是採用12吋晶圓。」

台積電目前計劃在新竹的Fab 12建置一條18吋晶圓試產線,然後在台中設置量產線;更大尺寸的晶圓片將有助於半導體產業趕上摩爾定律(Moore's Law)的腳步,並將IC製造成本降低至少30%。18吋晶圓可讓代工業者減少晶圓廠數量,並因此節省大量的土地與人力成本。

舉例來說,為了達到3,200萬片8吋約當晶圓的產能需求,若以現在的12吋晶圓進行生產,台積電得雇用2萬7,000名工程師維持29座廠房營運,但如果採用18吋晶圓,只需要2萬名工程師、22座廠房。「18吋晶圓不是一個技術議題,而是一個在這些日子以來比技術更重要的經濟議題。」蔣尚義表示。

18吋晶圓可讓業者節省土地與人力成本
18吋晶圓可讓業者節省土地與人力成本

在微影技術方面,目前的193奈米浸潤式微影系統將使用於台積電目前正在量產的28奈米節點,以及下一代的20奈米節點製程;但在20奈米節點部分,晶圓廠會需要用到雙重圖形(double patterning)方案,基本上就是讓晶圓片透過某種程序曝光兩次,以畫上更細的線條。

而到了14奈米節點,以浸潤式微影設備做雙重圖形,對許多客戶來說價格會變得非常高,所以台積電將在兩周內開始測試ASML的3100系列EUV微影設備原型機;該公司已經開始測試Mapper Lithography的電子束微影設備,並計劃在明年裝設另一台由KLA Tencor提供的電子束微影設備。

「如果我們無法讓EUV或電子束微影設備,達到每小時100片晶圓的產量,我們可能會看到很少有客戶願意繼續邁向更精細的製程技術節點,因為成本實在太高。」蔣尚義表示,台積電計劃在2015年量產14奈米節點製程,所以:「我們必須在明年決定要用哪一種微影設備。如果我們繼續專注於採用193奈米浸潤式微影,稍後要轉換至EUV會變得很困難,而且設計規則必須要根據所選擇的微影技術來定義,所以時間真的很趕。」

14奈米製程節點所需的微影技術成本飆高
14奈米製程節點所需的微影技術成本飆高

蔣尚義表示,浸潤式微影技術在14奈米節點會變得非常昂貴,顛覆以往每升級一個節點、資本設備支出會減半的原則;而雖然EUV與電子束微影設備的成本也很高,估計至少需要1.2億美元,但還是會比以浸潤式微影技術進行雙重圖形來得便宜許多。他並指出,電子束與EUV設備的價格差不多,但目前正在進行測試的電子束微影設備不需要光罩,所以成本會比EUV微影技術稍低一些。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: TSMC says equipment vendors late for 14 nm,by Rick Merritt)





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