450 мм подложки

450 мм подложки

Цена вопроса - 100 млрд. долларов

Три промышленных гиганта — Intel (США), Samsung (Ю.Корея) и TSMC (Тайвань) — достигли соглашения о необходимости сотрудничества в освоении к 2012 году технологии и в производстве 450-мм кремниевых подложек. Компании продолжат взаимодействие с компанией Sematech, которая будет координировать усилия по продвижению 450-мм подложек. Sematech в общих чертах разрабатывает соответствующую программу. Но большинство производителей оборудования (Applied Materials, ASML Holding, KLA-Tencor, Lam Research, Novellus Systems и другие) настроено весьма скептически, ссылаясь на возможную астрономическую стоимость разработок. G. Dan Hutcheson, исполнительный директор консалтинговой компании VLSI Research Inc. считает, что 450-мм фабрики, конечно же появятся, но не в 2012 г., а не ранее 2025 г.

Дебаты по поводу переориентации полупроводниковой промышленности на 450-мм кремниевые подложки возникли в связи с ростом затрат на производство компонентов ИС со все более уменьшающимися размерами (от 45— к 32-, 22— и 16-нм элементам).

Страсти по поводу возможного перехода на 450-мм подложки достигли точки кипения еще в октябре 2007 года во время проведения международной встречи производителей оборудования и материалов для полупроводниковой промышленности, организованной Sematech. В отличие от оптимистичных оценок Sematech, производители оборудования сочли идею перехода заблуждением, которое приведет не к снижению, а к росту стоимости чипов.

Согласно экономической модели компании Sematech (возбудителя 450-мм инициативы), пропускная способность 450-мм оборудования (включая установки травления, ионной имплантации, литографии и контрольно-измерительные) будет такой же, как у сегодняшнего 300-мм оборудования. Принимая, что 300-мм подложки содержат 400 чипов и пропускная способность оборудования составляет 150 подложек в час, в результате получаем каждый час 60000 чипов. Переход на 450-мм увеличит число чипов на подложке до 920 и (при той же пропускной способности оборудования) будем иметь 138000 чипов в час.

Однако эта модель расходится с выводами производителей оборудования. По их мнению, из-за более тонкой и сложной геометрии приборов следующих поколений на одной подложке можно будет изготовить только 74 000 чипов, что незначительно больше, чем в случае 300-мм подложек. Поэтому чипмейкерам придется купить две установки вместо одной для сохранения 300-мм производительности, что обесценивает цели перехода. Кроме того, производители оборудования утверждают, что они еще не компенсировали свои затраты на разработку оборудования для 300-мм подложек (по их оценкам, полная компенсация наступит только через 30 лет), а возможные инвестиции в разработку 450-мм оборудования не возвратятся никогда. Производители оборудования полагают, что промышленность должна сосредоточиться на увеличении производительности и снижении временного цикла изготовления ИС на 300-мм фабриках.        

Модель Sematech:     

Оценки производителей оборудования

300 мм           450 мм           450 мм

Число подложек/час                                                            150                    150                  ~ 81

Число чипов на подложке                                                   400                    920                   920

Число чипов в час на одной установке                             60000              138000          ~ 74400

Число установок для проведения одного процесса            1                        1                        2

Несмотря на эти сомнения, в мае с.г. тройка компаний Intel, Samsung и TSMС заявили о достижении взаимного соглашения, цель которого запустить и провести испытание опытного производства 450-мм подложек в 2012 г., и к этому времени подготовить основное технологическое оборудования для опытного производства чипов. По предварительным оценкам, стоимость разработки оборудования и всевозможной оснастки для работы с 450-мм подложками может составить до 100 млрд. долл.

Основные аргументы Intel, Samsung и TSMC в защиту 450 мм сводятся к двум позициям:

на пути уменьшения размеров компонентов ИС чипмейкерам придется столкнуться со все более увеличивающей сложностью (а, следовательно, и стоимостью) их изготовления, и переход на 450 мм поможет поддержать разумную стоимость будущих интегральных схем;

переход на большие подложки приведет к более эффективному использованию ресурсов (энергии, воды и различных химических реактивов), что будет способствовать очищению окружающей среды.

Для скептических производителей оборудования пряником могут стать значительные субсидии, которые они быстро получат, в частности, и от самих чипмейкеров, однако есть и кнут — риск, что значительные капитальные вложения, в конце концов, не окупятся.

Другие крупные чипмейкеры — Indeed, AMD, Chartered, IBM, Hynix, Powerchip, STMicroelectronics и UMC – пока нейтрально относятся к идее тройки. Однако, борьба за экономическое выживание гарантирует тройке сильную оппозицию со стороны средних и небольших компаний-производителей микро- и наноэлектронных изделий. Они-то и составляют довольно большую анти-450-мм толпу, не без оснований полагая, что им не удастся выдержать конкуренцию в новых условиях. Эти компании в партнерстве со скептическими производителями оборудования обеспечат еще длительное балансирование на 300/450-мм качелях. Новые дебаты продолжатся на новой встрече представителей промышленности, организуемой Sematech 20—23 октября с.г.