半導(dǎo)體進(jìn)入微縮時(shí)代 成本依舊是決定性關(guān)鍵

目前半導(dǎo)體市場(chǎng)上出現(xiàn)FET 與3D-IC 等技術(shù)不勝枚舉，加上業(yè)界不斷研究取得成果，包括晶圓廠與封測(cè)廠等都開(kāi)始積極鎖定可能的主流技術(shù)，以便提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。業(yè)界也認(rèn)為最終主流技術(shù)為何，其能否降低成本依舊是決定性關(guān)鍵。

據(jù)SemiconductorEngineering 網(wǎng)站報(bào)導(dǎo)，微縮成本不斷增加為全球供應(yīng)鏈注入一股不確定性。資源不虞匱乏的大廠，預(yù)期會(huì)持續(xù)進(jìn)展至少到7 nm。之后是否往以更細(xì)微制程邁進(jìn)，則須視EUV、多重電子束(Multi-e-beam)等微影技術(shù)與定向自組裝技術(shù)(Directedself-assembly)、量子效應(yīng)、新材料與新電晶體架構(gòu)發(fā)展而定。

目前傾向持續(xù)推進(jìn)微縮市場(chǎng)的廠商認(rèn)為，應(yīng)不會(huì)有10 nm 出現(xiàn)，而且由于市場(chǎng)大多擔(dān)心芯片廠預(yù)備新節(jié)點(diǎn)耗時(shí)過(guò)久，因此略過(guò)例如20 nm等半節(jié)點(diǎn)，該情形甚至也會(huì)出現(xiàn)在10 nm。

Arteris 執(zhí)行長(zhǎng)CharlieJanac 表示，10 nm 進(jìn)展過(guò)快，導(dǎo)致廠商擔(dān)心無(wú)法回收成本，而且市場(chǎng)對(duì)5 nm 也持觀望態(tài)度，因?yàn)槠渫顿Y成本將相當(dāng)可觀。因此，7 nm 會(huì)維持一段時(shí)間，包括Global-Foundries 副總SubramaniKengeri 也認(rèn)為，下一世代為7 nm 并會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。

為服務(wù)器、GPU、手機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)可程式化閘陣列(FPGA)設(shè)計(jì)芯片的廠商，過(guò)往都會(huì)積極推廣最先進(jìn)制程，但其余芯片廠則不再跟隨，反而偏好采用包括平面式完全空乏型絕緣層覆矽(PlanarFD-SOI)、2.5D 與扇出型(fan-out)及3D 整合等技術(shù)。

eSilicon 副總MikeGianfagna 指出，屆時(shí)技術(shù)將出現(xiàn)重疊，雖然2.5D 出現(xiàn)讓技術(shù)選項(xiàng)增多，但其良率仍是不確定性因素。

目前讓業(yè)者愿意投入研發(fā)的新動(dòng)機(jī)也未成形，手機(jī)雖會(huì)繼續(xù)帶動(dòng)系統(tǒng)單芯片(SoC)市場(chǎng)成長(zhǎng)，但其成長(zhǎng)率已放緩，一旦市場(chǎng)成熟，將讓產(chǎn)品出現(xiàn)定價(jià)壓力。益華電腦(Cadence)行銷主管指出，成本還是最主要考量，而且業(yè)界已開(kāi)始思考從降低電子產(chǎn)品成本著手，特別是降低芯片成本。

傳統(tǒng)上，每一代新制程問(wèn)世后，市場(chǎng)都必須能出現(xiàn)大量采用才能讓晶圓廠繼續(xù)投資新制程，但28 納米后，由于各家制程皆不同，代表工具、IP 與設(shè)備都需客制化。一旦進(jìn)入16/14 納米后，不確定性因素還包括EUV 與電子束微影是否問(wèn)世等，因此更讓廠商不愿投資在半制程上。

另一方面，隨著技術(shù)選項(xiàng)增多，廠商也不再一味朝新制程邁進(jìn)。例如三星電子(Samsung-Electronics)、意 法 半 導(dǎo) 體(STMicroelectronics)、法國(guó)電子資訊技術(shù)實(shí)驗(yàn)室CEA-Leti 與Global-Foundries 都支持FD-SOI 技術(shù)。

評(píng)論認(rèn)為，F(xiàn)D-SOI 在16/14 納米以后是否仍具競(jìng)爭(zhēng)力仍有疑問(wèn)，因?yàn)閷脮r(shí)微影技術(shù)為何是關(guān)鍵，至于GlobalFoundries 則傾向10 納米平面FD-SOI，希望省略雙重曝光及FinFET 需要。

但eSilicon 則持保守態(tài)度，指出FD-SOI 出貨量多寡與藍(lán)圖FD-SOI 尚未明朗，即使市場(chǎng)有許多選項(xiàng)是好事，但目前FD-SOI 并未取代Fin-FET。不過(guò)，市場(chǎng)也有其他避險(xiǎn)策略，例如采用2.5D 與扇出型(fan-out)，其中臺(tái)積電推出InFo 已穩(wěn)定獲得采用。

另外，海思(Hisilicon)、日月光與邁威爾(Marvell)已開(kāi)發(fā)商用實(shí)作2.5D 芯片，華為、IBM 與超微(AMD)則負(fù)責(zé)銷售。因此，Arteris 認(rèn)為，市場(chǎng)最終將走向3D，讓封裝廠地位更為重要。

即便如此，業(yè)者認(rèn)為一旦問(wèn)題獲得解決后，成本會(huì)開(kāi)始下降，GlobalFoundries 便認(rèn)為，2.5D可應(yīng)用市場(chǎng)有3 種，包括將大晶粒細(xì)分為小部位來(lái)提高良率、設(shè)法將封裝內(nèi)芯片或模組功能最大化以及將芯片細(xì)分成為獨(dú)立部位并由中介層連接，目前邁威爾、日月光與Tezzaron 則采用第二種技術(shù)。

評(píng)論指出，不管是環(huán)繞式閘極FET、納米線場(chǎng)效電晶體、2.5D、full3D-IC、積層型三維積體電路(Monolithic3D-IC)或扇出等不同技術(shù)，主要晶圓廠都已預(yù)備好準(zhǔn)備采用，包括三星與Global-Foundries 采用FD-SOI，封測(cè)廠則瞄準(zhǔn)最先進(jìn)封測(cè)技術(shù)。

隨著廠商不斷研究精進(jìn)，屆時(shí)市場(chǎng)自然會(huì)出現(xiàn)新一代技術(shù)，業(yè)者認(rèn)為何者能降低成本，是決定能否勝出的關(guān)鍵因素。