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450mm(18寸)晶圓生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展受阻,究竟何時(shí)才能進(jìn)入量產(chǎn)?

2015/09/14
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晶圓直徑越大,每片晶圓能夠生產(chǎn)的芯片數(shù)量就越多,采用大尺寸晶圓,增加的成本(主要在材料和制作工序上)并不高,但是可以大幅增加產(chǎn)量,從而降低單顆芯片的成本。從歷史數(shù)據(jù)來(lái)看,晶圓廠每一次采用大尺寸晶圓取代原有產(chǎn)線(xiàn),單位面積生產(chǎn)成本可以降低20%。不過(guò)目前在450mm(18英寸)晶圓產(chǎn)線(xiàn)發(fā)展上遇到了資金和技術(shù)的雙重壓力,導(dǎo)致晶圓廠向450mm晶圓產(chǎn)線(xiàn)轉(zhuǎn)進(jìn)的速度急劇放緩,半導(dǎo)體公司紛紛轉(zhuǎn)向努力增加300mm(12寸)和200mm(8寸)晶圓線(xiàn)的利用率。

根據(jù)IC Insights《2015~2019全球晶圓產(chǎn)能報(bào)告》,2014年300mm(12寸)晶圓產(chǎn)能占了全球60%以上,未來(lái)5年300mm晶圓產(chǎn)能占比還將持續(xù)增長(zhǎng)。

450mm晶圓生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)依然取得了一些進(jìn)展,但是整個(gè)開(kāi)發(fā)速度從2014年開(kāi)始已經(jīng)極速降低?,F(xiàn)在大家一般預(yù)期450mm晶圓量產(chǎn)不會(huì)早于2020年,當(dāng)然試量產(chǎn)的時(shí)間可能要早個(gè)一兩年。IC Insights預(yù)計(jì)到2019年,450mm晶圓的可用產(chǎn)能微乎其微。

300mm晶圓產(chǎn)線(xiàn)主要用于成產(chǎn)出貨量巨大的商用器件,例如DRAM、閃存、圖像傳感器、電源管理芯片以及芯片面積較大的復(fù)雜邏輯和微處理器芯片。

到2014年底,全球有87座量產(chǎn)級(jí)的300mm晶圓廠。還有幾座300mm晶圓廠主要面向研發(fā)(不提供大批量生產(chǎn)業(yè)務(wù)),另外有幾座量產(chǎn)級(jí)300mm晶圓廠生產(chǎn)的是圖像傳感器和分立器件等非標(biāo)準(zhǔn)集成電路產(chǎn)品,所以都沒(méi)有統(tǒng)計(jì)在87座晶圓廠名單內(nèi)。

近年來(lái),只有2013年在運(yùn)行300mm晶圓廠的數(shù)量同比減少,當(dāng)年P(guān)roMOS和Powerchip經(jīng)營(yíng)的三座300mm晶圓廠關(guān)閉,而準(zhǔn)備投產(chǎn)的幾座新工廠則推遲到了2014年。到2019年,全球有望新增23座以上的12寸晶圓廠,考慮到450mm晶圓廠未來(lái)將進(jìn)入量產(chǎn),在運(yùn)行12寸晶圓廠的峰值可能在115至120座之間。在運(yùn)行的200mm(8寸)晶圓廠峰值為210座,到2014年底200mm晶圓廠僅剩154座。

擁有300mm產(chǎn)能最多的公司包括存儲(chǔ)器廠商(三星、美光、海力士與東芝/SanDisk)、全球最大半導(dǎo)體廠商英特爾、全球最大的兩家代工廠臺(tái)積電與GlobalFoundries。這些廠商通過(guò)采用大尺寸晶圓產(chǎn)線(xiàn)有效地降低了每顆芯片的制造成本。

200mm晶圓廠仍將長(zhǎng)期維持盈利狀況,這些8寸廠大多被用于制造專(zhuān)用存儲(chǔ)器、顯示器驅(qū)動(dòng)、微控制器、模擬產(chǎn)品以及MEMS產(chǎn)品等。在200mm晶圓產(chǎn)能方面,臺(tái)積電、德州儀器和聯(lián)電分居前三。

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