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芯片制造关键技术“印刷术”产能吃紧

时间:2018-06-20 08:39:34来源:DeepTech深科技

  全球半导体供应链弥漫一股“万物皆缺”气氛,这一波比特币、人工智能带动的高端芯片热潮,迫使台积电、三星对外释出高端 28/16/14/10 纳米的光掩模订单,加上国内有接近 30 座的新晶圆厂在建,近几个月连光掩模都罕见传出缺货声浪,再加上先前大硅片的缺货状况至今无解,全球半导体业史上最严峻的缺货潮已然来袭!

  中国在这一波集成电路产业政策和发展基金的带动下,高端晶圆代工、成熟工艺技术、 3D NAND 技术、 DRAM 技术陆续落地,这样的大规模崛起,已经在全球半导体产业掀起巨浪,更让整个供应链陷入极度吃紧。

  从半导体 12 寸大硅片缺货时程将拉长至 5 年之久,连带使得 8 寸硅片也供货吃紧,半导体设备交期延长,且部分关键设备供货不足,现在连高端的光掩模也罕见传出供应吃紧,连台积电、三星都启动委外释单。

  光掩模进入 7 纳米制程,成本是 28 纳米十倍,为芯片公司高筑竞争门槛

  光掩模是半导体制程中,非常关键的一环。光掩模一般也称光罩,是半导体、液晶显示器在制造过程中,转移电路图形“底片”的高精密工具。

  IC 制造的第一个步骤就是把光掩模上的电路图转移到晶圆上,它的过程和传统相片的制造过程非常类似。

  光掩模是将电脑所设计的半导体设计回路图,通过光刻制版工艺,将半导体客户需要的微米和纳米级的精细图案制成掩模版,是电路图写在半导体晶圆之前,最先被呈现的半导体零件,这原理就好像是利用底片洗出数千张的照片,透过光掩模,也能在众多的晶圆上写出半导体回路。

  光掩模的准确度和细致度,直接攸关半导体芯片的品质,且光掩模版不象是标准化的量产晶圆,一次生产几百、几千片都是长得一样的晶圆。因为一套光掩模可能只有 30 片,但每一片的图案都不一样,每一片都是定制化的,因此,很多人会说,光掩模是半导体技术判定的重要关键。

  由于光掩模在半导体制造的角色上如此关键,随着半导体工艺从 28 纳米、14/16 纳米再到 7 纳米,光掩模的成本大幅上涨,这攸关一家芯片设计公司有无开发一颗 7 纳米高端工艺芯片的能力。

  以 28 纳米工艺节点为例,芯片设计公司要开一套 28 纳米的光掩模,成本约 100 万美元,但进展到 7 纳米工艺技术,成本大幅垫高到将近 1,000 万美元。单是光掩模的成本就如此高,试想,有多少芯片公司有能力转进 7 纳米工艺节点,这演变成 7 纳米大战,不单考验芯片公司的技术,资本竞争的门槛也很难跨越!

  中国也有国产的光掩模供应商,但多数停留在八寸晶圆和低端工艺技术,因为光掩模产业的设备机台投资和晶圆厂一样,是十分庞大的,在高端技术上,多是由外商主导。


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