2017年9月上旬,全球生醫(yī)及特用材料大廠默克(Merck)正式宣布,于高雄路竹科學(xué)園區(qū)啟用其亞洲首座積體電路(IC)材料應(yīng)用研發(fā)中心。電子模塊
研發(fā)中心初期投資約1億元新臺幣,提供前端原子層沉積(ALD)/化學(xué)氣相沉積(CVD)等先進(jìn)制程所需的特殊氣體原材之開發(fā)、半導(dǎo)體封裝研發(fā)與錯誤分析等服務(wù),以期協(xié)助在地與亞洲半導(dǎo)體業(yè)者縮短研發(fā)時間,盡速投入IC先進(jìn)制程。
1.先進(jìn)制程所需的半導(dǎo)體材料商機(jī)逐漸被廠商所重視
Semicon Taiwan 2017展會,半導(dǎo)體材料業(yè)者顯得深具活力,首先以黃光制程的半導(dǎo)體材料見長的Brewer Science發(fā)表在先進(jìn)制程微縮和晶圓級封裝領(lǐng)域半導(dǎo)體材料的進(jìn)展。
無獨有偶,以生技醫(yī)療領(lǐng)域見長的材料大廠默克,于2017年9月宣布在臺啟用亞洲首座積體電路(IC)材料應(yīng)用研發(fā)中心,展現(xiàn)其對先進(jìn)制程及先進(jìn)封裝材料市場的重視,針對媒體提出采用EUV曝光機(jī)導(dǎo)致制程數(shù)大幅減少,而影響材料供應(yīng)商未來發(fā)展的疑慮,默克認(rèn)為先進(jìn)制程是新市場新商機(jī),雖然EUV減少制程數(shù),使得材料的用量沒有以往多重曝光制程的用量來得多,但制程微縮的趨勢不會僅在前段電晶體制程發(fā)生,后段導(dǎo)線線寬持續(xù)微縮對低介電系數(shù)的介電材料需求也是逐漸提升,加上先進(jìn)制程材料的價格較高,對供應(yīng)商而言其商機(jī)不容忽視。
2. 半導(dǎo)體材料扮演摩爾定律是否順利延續(xù)的關(guān)鍵要角
iPhone 8及iPhone X的推出,除了對iPhone推出問世10周年的慶祝意義之外,也為10nm制程的推出揭開序幕,半導(dǎo)體制程開始進(jìn)展至個位數(shù)制程節(jié)點。展望未來,業(yè)者為延續(xù)摩爾定律,提升單位面積內(nèi)的電晶體密度,業(yè)者提出「More Moore」、「More than Moore」、「Beyond CMOS」三大構(gòu)想(注),所采取的解決方案主要有3個方向:
持續(xù)制程微縮(牽動Patterning、BEOL、FEOL的演進(jìn));
采用3D化的電晶體結(jié)構(gòu)(牽動FEOL、Memory的演進(jìn));
采用先進(jìn)封裝技術(shù)(牽動Advanced Packaging);
制程微縮及3D化的電晶體結(jié)構(gòu),使得原先采用的材料及設(shè)備難以符合先進(jìn)制程需求,業(yè)者為求制程順利演進(jìn)不得不考慮采用其他材料,而先進(jìn)封裝技術(shù)則對晶片薄化、晶片貼合及構(gòu)裝材料帶來新的需求,從圖中可以看出,不論是哪一項解決方案,半導(dǎo)體材料都是技術(shù)演進(jìn)順利與否的關(guān)鍵。
圖:2017年制程技術(shù)及材料發(fā)展的五大趨勢
注:More Moore(深度爾雨):沿著摩爾定律的道路繼續(xù)往前推進(jìn),仍是在單位面積之下塞進(jìn)更多的電晶體,其CMOS架構(gòu)不變,設(shè)備、材料的發(fā)展都是為了延續(xù)摩爾定律。
More than Moore(超越摩爾):側(cè)重功能的多樣化,晶片系統(tǒng)性能的提升不再靠單純的電晶體尺寸的微縮,而是偏向電路設(shè)計及系統(tǒng)算法優(yōu)化;此外集成度的提高不再單純的只想將更多模塊放到同一塊晶片上,而是可以靠封裝技術(shù)來實現(xiàn)集成。
Beyond CMOS(超越CMOS):簡單來說就是考慮采用CMOS架構(gòu)以外的下世代器件。