《電子技術(shù)應(yīng)用》
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半導(dǎo)體進(jìn)入微縮時代 成本依舊是決定性關(guān)鍵

2015-11-23

  目前半導(dǎo)體市場上出現(xiàn)FET3D-IC等技術(shù)不勝枚舉,加上業(yè)界不斷研究取得成果,包括晶圓廠與封測廠等都開始積極鎖定可能的主流技術(shù),以便提高市場競爭優(yōu)勢。業(yè)界也認(rèn)為最終主流技術(shù)為何,其能否降低成本依舊是決定性關(guān)鍵。

  據(jù)報導(dǎo),微縮成本不斷增加為全球供應(yīng)鏈注入一股不確定性。資源不虞匱乏的大廠,預(yù)期會持續(xù)進(jìn)展至少到7納米。

  之后是否往以更細(xì)微制程邁進(jìn),則須視EUV、多重電子束(Multi-e-beam)等微影技術(shù)與定向自組裝技術(shù)(Directedself-assembly)、量子效應(yīng)、新材料與新電晶體架構(gòu)發(fā)展而定。

  目前傾向持續(xù)推進(jìn)微縮市場的廠商認(rèn)為,應(yīng)不會有10納米出現(xiàn),而且由于市場大多擔(dān)心芯片廠預(yù)備新節(jié)點耗時過久,因此略過例如20納米等半節(jié)點,該情形甚至也會出現(xiàn)在10納米。

  Arteris執(zhí)行長CharlieJanac表示,10納米進(jìn)展過快,導(dǎo)致廠商擔(dān)心無法回收成本,而且市場對5納米也持觀望態(tài)度,因為其投資成本將相當(dāng)可觀。因此,7納米會維持一段時間,包括GlobalFoundries副總SubramaniKengeri也認(rèn)為,下一世代為7納米并會持續(xù)一段時間。

  為服務(wù)器、GPU、手機(jī)與現(xiàn)場可程式化閘陣列(FPGA)設(shè)計芯片的廠商,過往都會積極推廣最先進(jìn)制程,但其余芯片廠則不再跟隨,反而偏好采用包括平面式完全空乏型絕緣層覆矽(PlanarFD-SOI)、2.5D與扇出型(fan-out)及3D整合等技術(shù)。

  eSilicon副總MikeGianfagna指出,屆時技術(shù)將出現(xiàn)重疊,雖然2.5D出現(xiàn)讓技術(shù)選項增多,但其良率仍是不確定性因素。

  目前讓業(yè)者愿意投入研發(fā)的新動機(jī)也未成形,手機(jī)雖會繼續(xù)帶動系統(tǒng)單芯片(SoC)市場成長,但其成長率已放緩,一旦市場成熟,將讓產(chǎn)品出現(xiàn)定價壓力。益華電腦(Cadence)行銷主管指出,成本還是最主要考量,而且業(yè)界已開始思考從降低電子產(chǎn)品成本著手,特別是降低芯片成本。

  傳統(tǒng)上,每一代新制程問世后,市場都必須能出現(xiàn)大量采用才能讓晶圓廠繼續(xù)投資新制程,但28納米后,由于各家制程皆不同,代表工具、IP與設(shè)備都需客制化。一旦進(jìn)入16/14納米后,不確定性因素還包括EUV與電子束微影是否問世等,因此更讓廠商不愿投資在半制程上。

  另一方面,隨著技術(shù)選項增多,廠商也不再一味朝新制程邁進(jìn)。例如三星電子(SamsungElectronics)、意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)、法國電子資訊技術(shù)實驗室CEA-Leti與GlobalFoundries都支持FD-SOI技術(shù)。

  評論認(rèn)為,F(xiàn)D-SOI在16/14納米以后是否仍具競爭力仍有疑問,因為屆時微影技術(shù)為何是關(guān)鍵,至于GlobalFoundries則傾向10納米平面FD-SOI,希望省略雙重曝光及FinFET需要。

  但eSilicon則持保守態(tài)度,指出FD-SOI出貨量多寡與藍(lán)圖FD-SOI尚未明朗,即使市場有許多選項是好事,但目前FD-SOI并未取代FinFET。不過,市場也有其他避險策略,例如采用2.5D與扇出型(fan-out),其中臺積電推出InFo已穩(wěn)定獲得采用。

  另外,海思(Hisilicon)、日月光與邁威爾(Marvell)已開發(fā)商用實作2.5D芯片,華為、IBM與超微(AMD)則負(fù)責(zé)銷售。因此,Arteris認(rèn)為,市場最終將走向3D,讓封裝廠地位更為重要。

  即便如此,業(yè)者認(rèn)為一旦問題獲得解決后,成本會開始下降,GlobalFoundries便認(rèn)為,2.5D可應(yīng)用市場有3種,包括將大晶粒細(xì)分為小部位來提高良率、設(shè)法將封裝內(nèi)芯片或模組功能最大化以及將芯片細(xì)分成為獨立部位并由中介層連接,目前邁威爾、日月光與Tezzaron則采用第二種技術(shù)。

  評論指出,不管是環(huán)繞式閘極FET、納米線場效電晶體、2.5D、full3D-IC、積層型三維積體電路(Monolithic3D-IC)或扇出等不同技術(shù),主要晶圓廠都已預(yù)備好準(zhǔn)備采用,包括三星與GlobalFoundries采用FD-SOI,封測廠則瞄準(zhǔn)最先進(jìn)封測技術(shù)。

  隨著廠商不斷研究精進(jìn),屆時市場自然會出現(xiàn)新一代技術(shù),業(yè)者認(rèn)為何者能降低成本,是決定能否勝出的關(guān)鍵因素。


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