TSMC巨资建三个12寸厂，有助缓解产能紧缺

　　向来稳重的张忠谋今年却绝对投入了大手笔。在日前举办的“TSMC 2010技术论坛”上，该公司全球业务既行销副总裁陈俊圣表示：“2010年TSMC的资本开支将达48亿美元，超过去年营收的1/3，是我们成立22年来投入占营收比最高的一年。充分显示公司对未来的信心。”他指出，“目前在这一投入水平上的半导体公司仅有英特尔与三星电子两家，而TSMC则是全世界唯一同时拥有三个超大晶圆厂在生产最前沿技术的晶圆代工厂。”

　　这48亿美元将有很大部分投入到正在建的三个12英寸厂房上，将有助缓解全球的产能紧张问题。这包括Fab12第五期，今年Q3设备入场后量产，Fab12第一期至第五期完成后，Fab12这个超大晶圆厂将达到12-14万片/月的产能。Fab14第四期在建，明年Q1设备工具入场，3-6月份量产。Fab15第一期将于今年中动工，明年进设备，2012年量产。“三个厂房同时在建，这也是TSMC历史上没有过的。对我们的人力、财力、物流管理上都是一个巨大的挑战。”陈俊圣表示，“如果这三个厂房按计划建成，2012年TSMC的12寸产能将提升40%。”这对全球Fabless和IC用户来说都是一个巨大的利好消息。

　　是什么让TSMC有如此信心大手笔投入？陈俊圣解释，一是2010年全球半导体业已恢复高速成长，同比将增长30%，创下十来年之最，二是晶圆代工业的增长更是可能高达40%，高过其它领域；三是全球的IDM公司都在逐步转型为Fabless公司，这为代工业提供了大量的成长空间。

　　另一方面，全球电子业的重心正在向发展中国家转移，这也让TSMC的地理位置优势变得更加重要。“中国正在成为电子业的3个‘大国’。”TSMC中国业务发展副总经理罗镇球说道，“一是电子业制造大国，IC使用量超过全球1/3；二是电子产品消费大国，电子产品消费超过全球20%；三是电子创新大国，Turnkey模式改变行业游戏规则。”

　　据此，罗镇球认为全球电子市场的游戏规则已发生变化，发展中国家的电子产品消费量已超过发达国家，而中国引领着发展中国家的IT走向。“新兴国家的半导体消费已超过发达国家，未来芯片的定义要在新兴国家来定义。”他指出。

　　除了加大产能以满足用户不断增加的需求外，TSMC还有一套杀手锏来应对突然起量和急单的需求，这在新兴国家会比传统的成熟市场来得更频繁一些。“我们还有一个重要的优势是能非常快速、灵活地在不同机台之间调配产能，这是需要技术支持的。比如在机台换产品时如何能保证良率快速拉起、如何处理换产品后的洁净等等问题，TSMC都能做得很好。”陈俊圣表示，“这种能力在应对市场突然起量、产能紧缺、急单时非常重要，对于Fabless来说也都深具成本效率。”[page]

　　多种技术延伸摩尔定律

　　“摩尔定律并没有失效，但是走得越来越辛苦、越来越慢。”陈俊圣说道，“不只技术上需要有很多创新的方法来实现摩尔定律，如何控制成本更是关键的挑战。否则未来摩尔定律的周期可能会超过24个月。”

　　随着物理尺寸缩小越来越困难，半导体工艺的实际值也越来越接近理论值。“尺寸缩小不是唯一的问题，再往下走，因芯片漏电所产生的热度也会不断增加，如果把现在漏电所产生的热度用数学公式推演运算，根据演算结果，未来这个热度将接近于太阳能表面的平均释放热度，所以因漏电产生的热度也是全行业要共同面对的困难。”他提醒。此外，新世代工艺的研发投入也越来越大。比如从0.13um到22/20nm，工艺开发投入增加了7倍。而厂房建置成本增长更快，比如从6英寸至18英寸，将大幅增长25倍。“所以，现在越来越少公司投入新世代的工艺，因为投入太大，必须要有对的决策，才能收回投资。”陈俊圣引用IBS的报告，目前全球投入22nm工艺生产的公司只有三家，而32nm时还有5家，45nm时有9家。

　　虽然前进越来越艰难，但是TSMC正在引领行业进入28nm世代和20nm世代。陈俊圣透露，TSMC的28nm今年中量产，明年全年28nm都是重点，也是28nm的黄金时代，将有包括28LP（低功耗）、28HPL（高性能低功耗）、28HPM（高性能行动运算）以及28HP（高性能）四种工艺，除第一个是采用传统技术，后三个均采用高K技术。20nm将会在2012年提供给全球客户。

　　另外，针对摩尔定律越来越难的处境，TSMC正在与业界一起尝试先进的基于晶园的整合封装、系统级封装以及3D-IC封装等技术，以应对摩尔定律的挑战。“我们的目标是在后摩尔时代，让以IC为主的工艺能继续下去。”TSMC研发副总裁孙元成表示。同时，为提升效率，充分利用新世代工艺的巨额投入，TSMC也在通过EUV和多Ebeam等多种新技术来提升芯片的密度，降低单位面积成本。[page]

　　开放创新平台降低行业整体成本

　　当半导体工艺持续往下走时，设计费用也将是Fabless公司的一大挑战，这会让他们望而生畏。如何帮助Fabless公司更快、更具成本的应用最新世代的半导体工艺？如何降低新工艺带来的高技术门槛？TSMC从几年前就在思考这个问题，而如今他们已成功的找到解决方案——这就是采用开放创新平台（OIP）。

　　OIP就是TSMC通过整合EDA、DFM、IP以及服务商的资源，让IC设计公司，特别是初入行不久的新兴IC设计公司，能快速地将产品推向市场。“随着工艺的越来越先进，IC从设计至量产的实施难度也加大，IC设计公司要面临更多的挑战，比如要寻找到适合自己的EDA工具、IP和服务商都是一件头痛的事，况且还有越来越复杂的工艺要求，说实话，当我面对这些复杂的工艺时都感觉头痛。而OIP能以最有效的资源整合帮助IC设计公司省略许多重复、基础性的工作，降低进入门槛，让他们将心力放在更创新、更具附加价值的贡献上。目前TSMC中从事OIP相关工作的员工人数达到800多人，专门进行各种资源整合，流程优化工作。”TSMC设计建构行销处资深总监庄少特表示。

　　去年，TSMC已推出65nm的“集成式Sign-off流程”，该流程为IC设计公司提供完整的Turn key方案，很多大陆IC设计公司已采用，在这个平台下，今年将有多家大陆IC设计公司的65nm产品进入量产。40nm工艺底层的参考设计流程、DFM流程也已完全，其“集成式Sign-off流程”会在今年下半年推出，这将帮助大陆IC设计公司有望在明年进入40nm世代。此外，目前OIP一期已可提供两款参考产品平台——一个是RFID，一个是SSD。

　　2008年初TSMC提出OIP的概念，并开始执行，如今已获得业界多个合作伙伴的认可和支持。目前OIP联盟中IP公司有38家、EDA工具厂商有30家、设计服务公司有28家。其中已获得认证的EDA工具有38个，IP数达3025个。下一阶段将进入OIP二期，二期将会增加EDA联盟、软IP联盟以及软件联盟。并且，还会新增SOC互联架构、ESL综合与认证，以及产品参考平台中会增加虚拟平台。如果说OIP的一期是围绕着芯片的实现展开，而OIP的第二期则是要达到系统级的设计水平。“形成一个非常成熟的OIP设计环境。”庄少特称。此外，OIP二期中将会引入云计算，以更有效率地方式整合多方资源，降低成本。目前TSMC已在与合作伙伴共同研究这方面的云方案。“云计算是一个重要的趋势，谷歌、亚马逊等公司都在向这个趋势转型，目前云计算系统中心的建置费用可望节省7倍。我们将来的OIP也将构建于云计算之上。”庄少特说道。