半导体业发展模式孕育新一轮变革

　　半导体业已经迈入14nm制程，2014年开始量产。如果从工艺制程节点来说，传统的光学光刻193nm浸液式采用两次或者四次图形曝光(DP)技术可能达到10nm，这意味着如果EUV技术再次推迟应用，到2015年制程将暂时在10nm徘徊。除非等到EUV技术成熟，制程才能再继续缩小下去。依目前的态势，即便EUV成功也顶多还有两个台阶可上，即7nm或者5nm。因为按理论测算，在5nm时可能器件已达到物理极限。

　　工艺尺寸缩小仅是手段之一，不是最终目标。众所周知，推动市场进步的是终端电子产品的市场需求，向着更小、更轻、更低成本、更易使用的方向迈进。IDC于今年发布的关于2020年时全球智能设备的预测数据显示，一是互联网使用人数将达40亿，二是产业销售额达4万亿美元，三是嵌入式终端装置达250亿台，四是需要处理的数据量达50万亿GB，五是全球应用达到2500万个。

　　近段时间以来，全球能够继续跟踪先进制程的厂家数量越来越少，集中在几家龙头大厂，分别为做逻辑的英特尔，做存储器的三星、SK海力士、东芝、闪迪以及做代工的TSMC、格罗方德等，业界盛传的三足鼎立架构已经基本形成。它们发展的驱动力主要是为了保持龙头地位，防止追随者超过它们。所以在大多情况下，它们的持续投资与跟进是必需的，虽与工艺尺寸缩小的驱动力有关，但并不明显。因为即便摩尔定律已到达终点，对于它们的影响都甚微。

　　另外，除了FinFET(3D)、UT SOI(超薄绝缘层上硅)等工艺之外，从产业链角度来说，在未来的10年间全球半导体业中尚有三大技术，可能推动产业实现又一轮高增长，包括450mm硅片、EUV光刻及TSV的2.5D和3D封装，它们都涉及整个产业链协作问题，非单个企业的能力能解决。

　　向450mm硅片过渡有波折

　　由于研发经费不足，目前说450mm设备开发已经具备条件是不客观的，似乎各家厂商正在等待发令枪声的到来。

　　450mm硅片的命运从开始就是坎坷的，与300mm硅片相比，业界的质疑声不断，归纳起来有以下两个方面：一是在“大者恒大”的局面下，还有多少客户能下订单?而开发450mm设备需要投资约200亿美元，它的回报率在哪里?二是设备大厂缺乏积极性。

　　开发尚不具备条件

　　存储器业自2007年由200mm向300mm硅片过渡，近期半导体设备业基本上除了200mm设备的翻新业务之外，几乎已全是300mm设备的订单。设备业经过一次又一次的兼并重组，目前能幸存下来的都是各类别身经百战的佼佼者。近期它们的日子也不好过，面临的形势也十分严峻，如不加入到450mm行列，就等同于自动出列。因此，近两年来自设备大厂的反对声浪已经几乎消停，但是苦于研发经费的不足，态度也不十分积极。

　　由于设备产业的特殊性，它们必须要走在技术的最前列，因此芯片制造业不得不依赖于此。根据300mm硅片设备开发的经验，450mm设备不是能简单地把腔体放大就能解决问题的。可以想见，目前客户的订单会集中在14nm甚至10nm(根据它的导入时间推算)制程，采用FinFET或者UT SOI等工艺，所以许多设备要重新进行设计，至少硅片上的缺陷密度要减少两个数量级。加上绿色产业的需要，无论是在设备的耗电量、耗水量、体积大小、重量等方面都要有大的改进。

　　所以目前关于450mm设备的进展除了EUV光刻机能吸引人们眼球之外，其他仅有测量设备等有些报道，也并不多见，相信各家厂商都在暗自发力。然而由于研发经费的不足，目前说450mm设备开发已经具备条件是不客观的，似乎各家厂商正在等待发令枪声的到来。

　　台积电450mm计划资深总监游秋山博士于去年提及了公司内部对于18英寸晶圆设备设定的目标，希望与12英寸设备相比，整体设备效率能于2018年提升1.1倍、2020年提升至1.8倍。此外，设备价格降低70%，尺寸缩小2/3，以及平均每片晶圆能维持与300mm设备相同的水电消耗量。