12英寸晶圆庞大的未来

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1、12英寸晶圆庞大的未来金融时报：汤姆•福瑞曼斯基[04-1-610:18]　　仅就直径12英寸的晶圆而言，它似乎并不是什么重要产品。可一旦这种碟子大小的薄片与价值30亿美元的现代化芯片工厂结合起来，你就具有了生产大量廉价却高级芯片的基本条件。至少在未来15年里，这些芯片将可能影响我们这个星球上每个人的生活。　　全球芯片业规模达1620亿美元，这个行业正争相建设能使用12英寸晶圆的芯片工厂。这种晶圆也被称为300毫米晶圆，它正在取代当前使用的8英寸晶圆。　　芯片生产商可以用一片8英寸晶圆制造出100块芯片，而一片12英寸晶圆则能制造出225块。这就意味着制造一块芯片的

2、成本可以大大降低。　　芯片成本降低意味着数码产品将更便宜。举例来说，数码音乐播放机、数码相机、电脑和通讯设备都将降价。由于半导体价格下降，全新的产品类别将有可能得到发明，而且价格很低。　　然而，也有不利的一面。使用12英寸晶圆需要有新的加工设备，而芯片加工设备则异常昂贵。制造一块芯片需要花费约3个月的时间，涉及300多道不同的工序，每道工序又需要专门的设备。这就是为什么12英寸晶圆工厂成本如此高、很少有芯片制造商能承担得起自行建设工厂费用的原因。　　一些芯片生产商正在组建合伙企业，建设12英寸晶圆工厂。而那些不愿走这条路的生产商则可以委托台积电(TSMC)之类的公司

3、为自己制造。　　台积电属于增长迅速的芯片制造商之列，这类制造商也被称为芯片铸造厂。这些工厂与几百家“无铸造厂”的芯片制造商分享芯片的制造业务，建设12英寸晶圆工厂的成本因此就能分配得更加合理。　　对于芯片工业的经济效益来说，制造直径更大的晶圆非常重要。但如果没有新型的芯片制造设备来处理直径更大的晶圆，制造出大直径晶圆也还是不够的。这就是晶圆的尺寸变化周期大约在10年的原因了。应用材料公司(AppliedMaterials)是这个领域的领先者，像应用材料这样的芯片制造设备公司，要开发加工直径更大的晶圆，也要做相当大的努力。晶圆尺寸之所以没有像预期的那样迅速变大，原因同

4、样如此。　　12英寸晶圆由纯度极高、表面极平的硅晶构成。　　尽管硅是地壳中含量第二的元素，和二氧化硅一样多，但将硅转化成适合制造芯片的12英寸晶圆，其工艺流程属于高科技。二氧化硅是一种化合物，我们日常见到的二氧化硅就是沙子。　　首先，必须从原材料中提取纯度极高的硅。为取得这种硅，二氧化硅必须经过一系列的高温炉炼制和复杂的化学反应。　　每个阶段都会减少杂质，从而逐渐得到纯硅。接着，原材料必须从其多晶状态转换成体积较大的单晶硅。原来的多晶硅状态则由数百万个混杂在一块的小晶体组成。　　一种被称为拉单晶机的大型机器足有几层楼高，用于缓慢地从高温坩埚中拉出含量高的硅棒。坩埚中

5、有200公斤以上的熔化多晶硅块，这些硅块已被加热到摄氏1420度以上。硅棒在经过至少7个小时的控制冷却后，12英寸晶圆的制造过程才完成仅30%。　　接下来，“圆台磨床”把这些硅棒的直径加工成12英寸大小，然后这些硅棒被切割成若干晶圆，切割速度约为每小时1英寸。每块晶圆的边缘都必须用砂轮塑形。然后有一道研磨工序对每块晶圆进行磨砂处理。　　以上步骤完成后，接下来的一个流程至关重要，它将决定能否为晶园创造一个极端光滑的表面。根据客户的具体要求，每块晶园的边缘和表面都将通过多种工艺手段进行打磨抛光。　　在开始生产芯片前，每个半导体制造商还将进行补充打磨。在制造芯片的300多

6、道工序中，其间还必须经过许多工序，才能制成今天的先进芯片。　　随着芯片特征尺寸缩小至仅六个原子层，一致的纯平表面就变得极其重要。(原作：TomForemski翻译：伯弢)