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為先進製程節點舖路 IBM擴建300mm晶圓廠

上網時間: 2008年11月20日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:Building 323  高k 

IBM公司與其神秘的晶片團隊至今仍不願透露任何關於其半導體晶圓廠運作的細節。

但在IBM最近的一個展示會和晶圓廠參訪行程中,IBM公司微電子部門向業界公開並揭露其最先進的300mm晶圓廠──Building 323的內部運作狀況。

在這一公開展示中,IBM透露,該公司將在32nm節點時採用高k電介質材料,以用於製造邏輯晶片。過去業界普遍認為,IBM及其合作夥伴超微(AMD)公司將提前在45nm節點時採用高k材料。

IBM公司除了為微軟(Microsoft)、任天堂(Nintendo)和Sony等視訊遊戲平台巨擘製造處理器以外,目前也正悄悄地為其兩座300mm晶圓廠打造第一階段的擴充工程。該擴建工程旨在製造基於65nm和45nm設計規則的ASIC和遊戲晶片,以及進行45nm和32nm製程技術的研發。

IBM公司已經封鎖有關擴展第二階段的計劃資訊,並拒絕透露何時開始啟用。IBM系統和技術部門的300mm製造經理Michael MacDonald透露,第二階段計劃生產32nm設計,並進行22nm技術的研發。

整體而言,IBM的Building 323晶圓廠日產能約為500到600片晶圓。在Building 323中,IBM使用了ASML公司的193nm浸入式掃描器和Tokyo Electron (TEL)公司的晶圓塗佈顯影(wafer-track)系統。

在該擴展架構中,IBM採用了5套ASML公司的1900i 193nm浸入式微影工具。 ASML的248nm和193nm掃描器正用於處理晶圓廠中的關鍵與非關鍵層,IBM表示。

IBM的Building 323晶圓廠使用了來自應材(Applied Materials)、FEI、KLA-Tencor、Muratec、Novellus和Veeco等廠家的工具。據稱IBM採用了TEL的反應器來生產高k材料;而在低k電介質材料方面,IBM則曾經自行開發稱為Sicoh的薄膜,意即該材料是一種‘矽-碳-氧-氫’混合物。應材公司表示,這一薄膜是在化學氣相沈積反應器製程中所完成的。

IBM在2002年啟用了Building 323廠,當時並曾經大肆炫耀。這一座耗資25億美元的晶圓廠是紐約州有始以來、以及全美自1995年以來最大的私有投資。它也是2000年啟動的一項50億美元資本投資計劃的一部份,該計劃旨在為紐約州建立一個具有各種廣泛基礎的製造中心。

直到1993年,該晶圓廠均用於製造5英吋晶圓的雙極子晶片。為了容納300mm設備,IBM公司不得不拆除了450萬磅的水泥,並將廠房屋頂提高了4英呎。

該廠房中可容納三個基本的300mm晶圓生產模組。佔地14萬平方英呎的第一個模組生產晶片已有一段時間了。擴增的建築則包括有兩個模組建構。第一階段是一個佔地4萬平方英呎的複合式模組,它正用於生產 65nm和45nm設計,並研發45nm和32nm元件。第二階段則是佔地3.2萬平方英呎的複合模組,預計生產 32nm晶片,同時研發22nm元件。

該晶圓廠在2002年盛大開幕啟用後,IBM當時預期可在2003年以前生產0.1微米的晶片。IBM聲稱,該廠將以低k電介質、銅互連和絕緣上覆矽技術為基礎來實現更多設計。

而今,IBM正量產45nm設計,同時,32nm元件也正進行中。IBM以此開發ASIC和其它晶片產品,也為客戶提供代工服務和IP。

IBM的晶圓廠主要是為該公司的伺服器和其它設備開發晶片。“我們的首要目標是為IBM的產品提供技術,”IBM公司系統和技術部門的半導體研發中心首席技術專家Subramanian Iyer表示。

如同許多晶片廠商一樣,IBM原先獨自開發其製程。但在幾年前,IBM與其它公司結盟,共同開發一種通用製程,將其作為分擔風險和研發費用的一種方法。目前,這一IBM所謂的‘fab club’聯盟包括AMD、特許半導體(Chartered)、飛思卡爾(Freescale)、英飛凌(Infineon)、NEC、三星(Samsung)、意法(ST)和東芝(Toshiba)等8家公司。

許多IBM的合作夥伴們業已共同開發了數代的製程技術。在IBM公司位於紐約州Yorktown和加州Almaden的研發中心,IBM公司正與合作夥伴們共同進行製程技術的研發。而在代工方面,一旦開發出製程技術,旋即轉移至IBM (Building 323)、Chartered (Fab 7)和三星(Fab S1)等晶圓廠。

相較於英特爾公司的作法,IBM及其合作夥伴們並不要求嚴格遵循一種‘完全複製’(copy exact)的模式──即每家公司分別在其晶圓廠內均採用相同的工具組。“每一家公司都有選用自家設備的自由,”IBM系統與技術部門的300mm工程經理Mark Dougherty表示。

這些夥伴公司們正開始在晶圓廠設備採購週期方面進行更多的合作,他接著說。


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