450毫米:不同步

由马克LaPedus
IC行业一直谈论它的年龄,但供应商终于不得不面对这样一个标志性的转变。巨大变化涉及未决,关键时刻,450 mm晶圆尺寸过渡,新设备的架构和其他技术可能会收敛达到或接近。

在一种可能的情况下,450 mm晶圆厂预计将进入大规模生产在2018 nm节点,这意味着未来晶片尺寸过渡可以显著改变材料出现在音乐会。在7海里,芯片制造商希望从今天的finFETs那些III-V材料作为一种手段来提高芯片的流动性。

所谓的高机动finFETs可以使用大部分或完全耗尽的绝缘体(FD-SOI)技术。到那时,这个行业希望极端紫外线(EUV)光刻是准备好了。然而,有迹象表明450 mm晶圆厂最初将使用193 nm液浸式光刻机,不是EUV。

巨大的变化表示设备制造商的好坏参半。一方面,新的挑战使供应商的创新和开发新工具。另一方面,有一些令人不安的不确定性。一段时间,芯片制造商的设备行业已经强调在精确同步450 mm晶圆厂时间表来帮助工具获得合理和及时的投资回报。

到目前为止,然而,芯片制造商似乎移动的速度不同,各自的时限为450毫米仍然是多云的。英特尔在450毫米想成为第一名。台积电和GlobalFoundries不想是第一或最后一次。和三星显然已经改变了其积极的姿态在450毫米的竞赛。“三星现在像一个新娘在婚礼上与胆怯,”迪恩·弗里曼说,Gartner的分析师。

还为时过早说450毫米将遭受同样的令人不安的“启动和停止”阶段,困扰300 mm晶圆在1990年代过渡。也不清楚该行业是否准备好了,能买得起,兼顾所有的和昂贵的新技术。

“有不少复杂的转换发生在未来的五年里,”柯克Hasserjian说,企业应用材料硅系统集团副总裁。“我们看到爆炸的新材料。模式路线图越来越复杂。最重要的是,我们正在做450毫米过渡。这实际上提出了一个问题。你能做一个圆片尺寸过渡时所有这些不同的缩放转换我们要做什么?”

成功过渡,这个行业必须同步450毫米的努力在一个精确的路线图,Hasserjian说。此外,该行业仍需解决450毫米研发融资模式。“有很多工作可以做整个供应链,以确保这将是一个成功的转型,”他补充道。

雄厚的财力
还需要另一个关键组件的过渡。说:“这将需要一大笔钱,”特Manocha, GlobalFoundries的首席执行官。“只有少数公司能够负担得起这些昂贵的晶圆厂。”

在14 nm / 22纳米,集成电路设计的平均成本是1.5亿美元,过程开发成本是13亿美元,300毫米晶圆厂是70亿美元,Manocha说。相比之下,450毫米晶圆厂预计将花费100亿美元到150亿美元,据估计。

一个公司不能单干。因此芯片制造商倚重各种研发组织寻求帮助。事实上,研发organizations-CEA-Leti Imec, G450C Sematech-also提供一个窗口,芯片制造商标题和时间框架。相比之下,GlobalFoundries、英特尔、三星和台积电已经谈到了自己的未来计划,但最让他们详细的路线图接近背心。

一个研发实体,全球450财团(G450C),是专注于450毫米的工具准备就绪,基线过程开发和测试晶片的可用性。“2016年,我们的目标是大批量制造一个路线图,”保罗·法勒说G450C总经理。

同时,Imec 300毫米洁净室,其中包括一个小450毫米扩展。去年,弗拉芒政府计划投资在一个新的450毫米在Imec洁净室,,反过来,将设备转换为450毫米研发试验线路。它将在2014年初新工厂破土动工,执行副总裁卢多Deferm说在Imec业务发展。

,Imec是关注过程发展的450毫米研发试验线路。洁净室将在2015年底完成。然后,Imec将安装450 mm晶圆厂工具,计划到2016年有一个完整的流程。

Imec的决定实施450毫米在某个节点取决于其研发伙伴的要求。Imec的研发伙伴GlobalFoundries在CMOS,英特尔,微米,松下,三星,台积电,SK海力士,富士通和索尼。“我们控制我们自己的时间表,”Deferm说。“新洁净室将于2015年做好准备。然后,我们可以在450 mm设备完整的处理流程在7或5 nm,或任何要求的IDMs那一刻。”

到那时,这个行业将主要材料的变化。“引入high-k材料45 nm和32 nm是一个重大的变化,”卢克Van den霍夫说,“Imec的首席执行官。“在7 nm节点,我们将看到的第一代高机动材料。引入这些流动材料将作为high-k相同的复杂性。”

今天的finFETs可能会扩展到10纳米。在7和5 nm,行业希望迁移到finFETs III-V材料的渠道。目前,有五个主要候选人的所谓高机动finFETs-finFETs PFET锗(Ge);finFETs与通用电气PFET和场效应电晶体;与通用电气finFETs PFET和III-V场效应电晶体的材料。与此同时,两种可能的剧透是隧道场效应晶体管(TFETs)和nanowire-based gate-all-around finFETs。

的路线图
业界希望推出这些技术在几个阶段。基于当前路线图从英特尔和其他芯片制造商,第一个450毫米试点线路将出现在2015年和2016年。最初,飞行员可能在10 nm节点过程晶片,根据今天的硅基finFETs。在10纳米,通用电气和III-V材料不得准备就绪。

“通常情况下,你要做的是把合格的节点从450毫米300毫米和实现,因为你需要一个参考,“说Steegen,高级副总裁在Imec工艺。“然后,你需要参考节点从300 mm,这是10纳米。有可能的是,这仍然是基于硅finFET的。很难预测,但很有可能,锗和III-V将过早10 nm节点。”

第一个高机动finFETs预计将出现在7海里的出现与通用电气finFET PFET和拉伸硅场效应电晶体。通用电气拥有近四倍比硅电子迁移率。

目前,Imec和其他与通用电气和III-V材料研发finFETs 300 mm晶圆。在7海里,该行业将转移Ge-based finFET从300 mm到450 mm晶圆厂工作。所以实际上,通用电气finFETs预计将成为第一个产品在大容量增加450毫米晶圆厂,她说。这可能发生在2017年或2018年。

然后,该行业将搬到新一代高机动finFET 7点或5 nm。领先的候选人是通用电气PFET和铟砷化镓场效应电晶体(InGaAs)。“我们将这些材料的外延生长。所以你硅衬底,epi生长在战壕里,你得到你的场效应晶体管,”Steegen说。”还有其他的方法在实现这些设备,你有大的毯子epi晶片锗和III-V。你腐蚀鳍和构建finFETs。如果你这样做,你有大的毯子晶片,这不再是硅。的路线我们验证,挑战就像其他技术。”

最大的问题是成本和epi的吞吐量的过程。“如果你去计划(外延生长),这是基于晶片。你的吞吐量与300毫米和450毫米是相同的,”她说。”,你将看到不同的加载效应。晶片尺寸越大,晶片上的你可能会看到更多的变化。”

毫不奇怪,然而,FD-SOI阵营都有不同的观点。“有些产品可以去finFETs,”Paul Boudre说Soitec首席运营官。“我们认为这是更难以制造finFETs散装。我们需要从大量转移到别的东西。”

在其最新的路线图,意法半导体目前加大FD-SOI 28 nm制程工艺基于平面结构。这个计划是将平面FD-SOI扩展到14 nm和10 nm节点,预计在2014/2015和2016/2017,分别。

的工艺设计包14 nm FD-SOI技术将船下个季度。实际上,这项技术对14 nm-class散装finFETs竞争。“从铸造的角度来看,FD-SOI更便宜的技术,可以提供相同的性能,“莫德Vinet说CEA-Leti FD-SOI经理和IBM联盟。

长远来看,SOI营地看各种SOI-based finFET选项,包括单独的fin-on-SOI和fin-on-oxide(福克斯)技术。像FD-SOI平面,fin-on-SOI技术利用一个隔离层和衬底之间的晶体管。相比之下,狐狸利用批量晶片。掺杂隔离层被移除,但氧化技术利用一个替换。福克斯承诺延长到5 nm节点。