18寸晶圆之路渐行渐远 三大半导体厂态度迥异

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在短短几年前还在半导体产业界被热烈讨论的18寸（450mm）晶圆，似乎失去了背后的推动力，至少在目前看来如此。“18寸晶圆议题可能会继续沉寂5~10年；”市场研究机构VLSI Research的执行长暨资深半导体设备分析师G. Dan Hutcheson表示：“也许它会起死回生，端看半导体设备业者是否会达成共识。”
一个参与者包括英特尔（Intel）、台积电（TSMC）、Globalfoundries、IBM、三星（Samsung）以及美国纽约州立大学理工学院（SUNY Polytechnic Institute）的研发专案Global 450 Consortium （G450C），已经在去年底悄悄地逐渐停止运作，成员厂商的结论是目前的时机不适合迈入可选择的第二阶段计划。
“所有的伙伴们都赞同，这并不是一个适合持续专注于18寸技术的时机；”纽约州立大学理工学院的联盟与专案计划助理副总裁Paul Kelly接受EE Times采访时表示：“但是大家都说G450C专案本身仍然是成功了。”
在最近于美国举行的SEMI年度产业策略高峰会（Industry Strategy Symposium）上，几乎没人提起18寸晶圆；但不过在几年前，包括G450C成员在内的主要芯片厂商都积极推动18寸晶圆设备能最快在2018年就能于晶圆厂装机。
但Hutcheson指出，18寸晶圆面临的最大障碍就来自于芯片设备业者，他们到目前为止仍对2000年初产业界转移至12寸晶圆时经历的艰辛记忆犹新；他表示，此时若推动更大尺寸晶圆、大量减少产业界的单位需求量，会让设备业者的生意受损：“设备业者就是不想要再经历一次转换至12寸晶圆时的痛苦。”
Hutcheson表示，产业界一开始推动18寸晶圆，是因为相信当半导体业者再也无法跟上摩尔定律（Moore‘s Law），会要一种替代方案来提升销售额；但显然摩尔定律还没走到尽头：“目前的状况是制程微缩反而让芯片市场成长趋缓。”
过去几年，半导体产业界成长脚步停滞，不需要像以前那样大量扩充产能；没有了对更大尺寸晶圆的充分需求，兴建18寸晶圆厂意味着芯片业者得先让12寸晶圆厂除役：“18寸技术陷入僵局的原因是，那是一个仍然距离太遥远的世代。”
半导体设备大厂应材（Applied Materials）的一位发言人表示，该公司已经暂缓18寸晶圆计划，因为过去几年产业界对该技术的兴趣逐渐消退：“我们转而专注于利用新一代材料与元件架构，协助我们的客户推动创新；我们将持续观察18寸技术的进展，以及该如何给予我们的客户最好的支援。”
纽约州立大学理工学院的Kelly强调，G450C专案的宗旨就是以严谨的态度判断转移18寸晶圆是否在技术上可行；在这方面，他认为G450C彻底成功：“所有的成员都感到满意，他们能在必要的时候转移至18寸技术。”
Kelly指出，除了证明18寸晶圆技术是可行的，G450C联盟成员也达成了其他有价值的进展，包括建立了无凹槽（notchless）晶圆片标准；而该联盟成员终究还是认为，目前的时机不适合将G450C推进第二阶段：“成员们决定，将会在感觉必要的时候重新启动相关工作。”
全球12寸晶圆产线续增 18寸晶圆之路渐行渐远
由于12寸晶圆持续扩大应用至非存储器领域，使得全球12寸晶圆生产线持续增加，据报道，2016年已接近100条产线，较5年前增加约20条产线，且预计未来4年将再增加近20条产线，相较之下，18寸晶圆商用化时程则会再往后延缓，业界预期2020年之前将不会有采用18寸晶圆进行大量生产的产线。
12寸晶圆除应用在DRAM和NANDFlash等需要大量生产的存储器芯片，亦持续扩大使用在非存储器产品，包括电源管理芯片、影像感测器等，甚至用来制造逻辑芯片、微型元件IC等，且为因应市场需求，将芯片产量最大化，半导体厂在12寸晶圆产线上，纷采用尖端技术促进制程微细化，并改变材料。
根据南韩ETNEWS引用ICInsights资料指出，12寸晶圆产线从2010年约73条，在2014年增至87条，2015年共有93条产线使用12寸晶圆2016年接近100条12寸晶圆厂，尤其是中国的入局，让12寸晶圆厂大增。预期2019年将增加到110条。若以晶圆尺寸对应生产量的市占率来看，全球12寸晶圆市场比重在2014年突破6成之后，呈现逐年走扬趋势，2015年比重逾62%，估计2019年将逼近65%。