向下一代晶圆尺寸转移有无裨益，450毫米晶圆又该何去何从？

关于可能向450毫米晶圆转移的辩论已经达到了白热化，半导体设备厂商与一些IC制造商—特别是英特尔公司之间的分歧进一步加剧。

在Sematech此间举行的一次活动期间，在半导体设备和材料国际的联合生产率工作组召集的闭门会议中，IC设备公司表示了对芯片联盟的有争议的450毫米晶圆计划的新的担忧。晶圆切割供应商称，该努力是有缺陷和被误导的，并争论说，向下一代晶圆尺寸转移所带来的成本好处微乎其微或根本没有。

Sematech声称，通过向300到450毫米晶圆转移，IC行业能够随着时间的推移把每块晶圆的成本降低30%。然而，Sematech假设的“节省成本是不确定的，” Gartner公司的分析师Bob Johnson说。Applied Materials公司基础工程组的首席技术官Iddo Hadar说，450毫米晶圆的机会将在遥远的未来，但是他把Sematech的大胆的转移路径比作一列“向着墙壁冲去”的溜逸列车。

Hadar是在SEMI工作组会议之后举行的一次采访中做上述评论的。据说，参与讨论的各方包括一打左右领先的晶圆切割设备供应商，其中，包括Applied、Axcelis、ASML、KLA-Tencor 和Hitachi、Advanced Micro Devices、Sematech以及TSMC也都到会；据说英特尔公司没有参加。

英特尔长期以来就倡导，如果半导体行业要维持摩尔定律，大约在2012年就要需要建设450毫米晶圆厂。TSMC和东芝公司看来也是450毫米晶圆的支持者。

然而，晶圆切割设备提供商已经表示不希望开发能够处理下一代晶圆的机器，引证说研发的成本太高昂，那已经使设备供应商及其客户之间的关系趋于紧张。

遭受质疑的数字

芯片制造商似乎无所畏惧；一些芯片制造商已经向未透露名称的供应商订购了450毫米原型切割工具，VLSI Research公司的首席执行官G. Dan Hutcheson说道。但是，450毫米晶圆的技术研发成本可能导致它比英特尔公司预想的时间表推出的时间要晚。“我预测450毫米晶圆会出现，但不是在2012年，” Hutcheson说，“我的感觉是它最晚将在2025年出现。”

两大倡议

Sematech最近披露了两项旨在放缓向450毫米晶圆转移的计划—不论它何时出现，它们分别是300mmPrime和国际Seamtech制造倡议的ISMI 450mm晶圆努力。在晶圆切割设备供应商中，对300mmPrime(看来它提升了现有300毫米晶圆厂的效率)有着广泛的支持，因此，排挤了对450毫米晶圆厂的需求。

今年7月在Semicon West上发布的新的更有争议的ISMI 450mm计划，呼吁一些芯片制造商做出从300毫米晶圆向更大晶圆的、更为直接的转移。该计划一经推出，立即遭到了晶圆切割设备供应商的抨击，谁投资开发下一代晶圆设备的争论被再次点燃。一些公司声称，英特尔公司—其影响深入到Sematech—指望由较大的集团夺取对450毫米晶圆计划的控制。

在此间举行的ISMI讨论会上，芯片联盟控制的公司，表示它会支持300mmPrime和ISMI 450mm这两个计划。后来它说，会把周期时间缩短50%，并吹嘘在每块晶圆的成本上可降低30%。

Sematech官方谢绝为此文接受采访。然而，在透露了ISMI 450mm计划的数字之后，SEMI的全球标准和技术副总裁John Ellis说，Sematech的数字言之无理。“数字是有缺陷的，” Ellis，“我们对这些数字提出了质疑。”Sematech的经济模型假设450毫米切割工具将与现有的300毫米机器的吞吐量一样，据SEMI透露。该模型适合大多数晶圆厂的设备，包括蚀刻、离子注入、检查和光刻。

假设每片晶圆有400颗裸片，根据该模型，每小时吞吐量为150块晶圆的300毫米切割工具能够在60分钟内处理6万颗裸片。更大的450毫米晶圆可产出920块裸片。因此，Sematech推理说，对于下一代晶圆尺寸，具有相同晶圆吞吐量的450毫米切割设备每小时能够处理13.8万裸片。那正是该模型有漏洞的地方。假设更大的晶圆面积要求以更精细的几何尺寸加工，那么， 450毫米切割工具只能期望每小时处理的裸片仅仅大约74,400片，稍微比目前的300毫米晶圆切割机器要快一点，Applied公司的Hadar说。

因此，为了满足Sematech的吞吐量模型，芯片制造商将需要购买两台450毫米切割设备，而不是一台设备，以处理特殊的工艺步骤，Hadar说，伴随的成本似乎让向450毫米晶圆转移所获得的好处消失殆尽。

对于芯片设备制造商来说，每个工厂需要更多的切割设备可能似乎是受欢迎的消息，但是，存在投资回报率的问题。对于IC设备供应商来说，收回开发300毫米晶圆切割设备的初期费用可能要花30年的时间。对于450毫米晶圆切割设备来说，“永远也不会有回报，”Hadar说。

因此，Advanced Micro Devices公司负责制造、技术开发和供应链的高级副总裁Douglas Grose说，对现有的300毫米工厂存在最大程度地加以利用的需求。半导体行业必须继续把重点放在较老的晶圆厂如何提高生产率及缩短生产周期上，Grose在上周由Sematech召集的一次活动上做主题发言时表示。

目前，跨行业的实践就是以25块晶圆为一批把晶圆通过加工步骤，但是，大多数切割工具一次只能处理几块或甚至一块晶圆，因此，放慢了整个周期的时间，他说。人们提议采用小批量制造及单片晶圆切割设备以极大地提高制造的效率，但是，它们需要全行业转换思维，Grose说道。

AMD支持300mmPrime计划，尽管Grose 表示芯片行业可能一天就能够转向450毫米晶圆。

至于说什么时候才会出现这种转移，Grose告诉EE Times说，“我不知道，但是不要把我们的资源分散到450毫米晶圆”而让300毫米技术衰退。