在经历了世界经济阵痛和工业界最严重的衰退之后,形势逐渐变得缓和。面对经济是否复苏和增长能否恢复这两个命题时,工业界的领导者们表现出谨慎的乐观态度。

Walden C. Rhines, Chairman and CEO, Mentor Graphics
随着高科技产业逐步摆脱了最近的衰退,很多人开始关注这样一个问题,那就是半导体产业是否可以从当前的废墟,或者以往的辉煌中再次崛起。
如果回顾一下数据就会发现,一个产业是否成熟程的最重要标志——大规模合并——还没有出现。世界上排名第一的半导体公司(英特尔)比三十年前排在首位企业的市场份额仅高一点。而在过去四十年间,前十名半导体公司所占的市场份额甚至保持了持续下降的势头。
由于不断有新的设计挑战浮出水面,目前的市场份额划分还并不稳定,这种情况还在激励新的参与者和公司加入到市场中。最新的例子是高通公司。受益于通讯和无线技术的迅猛发展,该公司已成为前十名半导体公司中第一家无晶圆厂商。
那么在2010年我们可以有什么样的期待呢?半导体公司已经清理了其资产负债表并更严格地控制了成本结构,使其盈亏均衡点变得更低。与此同时,摩尔定律还未出现失效的迹象,因此还可以用更低的成本取得更多的功能。更廉价的技术与更低的盈亏均衡点往往会引爆巨大的创新。
在过去三十年里,每次大规模衰退中印证了这一观点。上世纪70年代末80年代初的衰退中出现了PC。在90年代早期的不景气中诞生了互联网。2001年dot-com泡沫破灭的时候,iPod映入我们眼帘。每次都是如此,更低成本的电路与新技术的普及总会创造出新的市场、产品和公司。
那么这次会有什么出现呢?我几乎迫不及待了。

Ludo Deferm, Executive Vice President, IMEC
从我们见到的情况来看,美国和亚洲的半导体产业在逐步改善。出现了更多的订单,市场正在恢复,存货不再增加。但很难确定的是我们见到的是真实、强劲并可持续的复苏,还是价格及销售情况的再次跌落。
欧洲的情况与亚洲和美国不同。像飞利浦、NXP、英飞凌和STMicroelectronics这几家传统的欧洲半导体企业在过去的十年里已经发生了巨大的变化。他们更关注特定的市场和应用。某些企业甚至改变了他们的结构和战略,并极大地拓宽了他们的市场范围,进入到能源和医疗应用中。已经很难用过去的情况,比如说2007年,与2010年的业绩进行对比。
总体来说,我持谨慎的乐观态度。我相信在2010年和2011年将出现增长——更多的投资和投产,以及更多的研发活动。这并不是说很多企业可以负担未来技术节点沉重的研发费用。只有很少几家公司具有这样的财力;其他企业则需拓宽他们的视野,拓宽他们的产品应用,进入到医疗、能源、工业应用等领域。
半导体公司的身影也将活跃在一些新兴领域。目前看到最可能的是光伏和医疗产业。
由于很多政府部门还在持续地补贴光伏发电成本与电网等价点之间的差异,目前PV还是一个值得进入的行业。如果这些公司最终可以实现电网等价,并且更多的政府会跟随那些成功的范例,那么在未来几年该领域将出现巨大的商机。
在健康医疗市场上,对半导体和纳米技术的需求和这些技术的潜力都是惊人的。在很多情况下,我们仍在致力于如何将电子产品引入到新的医疗产品中。假使我们可以做到这一点,我们还必须考虑是否符合商用医疗产品严格的法规要求。未来几年这也会成为一个增长迅速的产业。

Randhir Thakur, Senior Vice President and General Manager Silicon Systems, Applied Materials
随着2010年的到来,我对全球经济持乐观态度。经济形势已经在2009年第二和第三季度触底反弹。在中国和亚洲地区的投资引领下,工业产品和贸易都在增加。令人振奋的是,在2009年第三季度PC的出货量突破了历史记录,同之前平淡的一年相比,手机的出货量也增加了7%。
在半导体分支,我们看到很多芯片厂商的财务情况得到了改善,其中包括存储器制造商,在09年Q3已经实现了盈利。这有两方面原因,其一是内存价格的上扬,其二是企业IC存货过低并且需求增加,导致IC销售增加。这样在Q3 IC产品的销售和出货量分别提高了19.6%和16.6%。我们也看到,fab的开工率也在提高,这也带动了相应的服务部门。为了满足通讯市场的需求,代工厂在将技术升级到4X nm,并扩大产能。在2010年,DRAM正处在市场循环的上升期,提高4X/5X nm DDR3产品的产量,而领先的NAND制造商已经开始向3X nm的转换并会进一步扩大产能。
我认为纯粹的物理等比例缩减——以更小的尺寸,可以获得漏电更低的晶体管,而且内存单元可以可靠地存储电子——将受到挑战,逻辑和内存器件都需要从目前的平面结构向3-D结构转换。同时还需要更先进的图形化技术来满足关键尺寸的缩减要求,这都会增加复杂度和成本,这些都是工业界需要解决的问题。尽管摩尔定律还在持续有效,我已经看到一些新的方法可以更好的降低成本/功能比,比如说像穿透硅通孔(TSV)这样的先进封装技术。只有通过工业界不断的合作以及共享多学科的研究才能实现这些进展。

Ivo Raaijmakers, CTO Front-End Operations, ASM International
芯片制造产业目前正处在一个拐点上,性能的提高主要来自于新材料和新工艺的引入,而不再单纯依赖光刻的等比例微缩。即便CMOS器件中最关键的材料——已经作为工业标准四十年的SiO2栅极介电层和多晶硅栅电极——也已改换为铪基高-k栅极介质和分别用于PMOS和NMOS,具有两种不同功函数的金属栅极。栅极叠层的复杂度已经从2(SiO2和多晶硅)增加到5个功能层,而其总厚度还低于5 nm。
英特尔在2007年宣布其采用高-k/金属栅极结构之后,2010年数家公司也将在32/28 nm产品代中进行大规模量产。
为了进行沟道应力调控,引入了像碳掺杂硅这样的新材料来提高载流子在沟道中的迁移率。在BEOL中,我们已经看到了具有极低k值,多孔的介电材料,以及与之相关将k值稳定在目标值的工艺控制技术。
我们的客户需要设备和材料供应商的协调合作来实现这些目标,并将新材料集成到器件中来满足设计目标。其中包括双方缔结伙伴关系,到加入宽泛的研发联盟。
如果着眼于具体的工艺技术,ALD和外延技术将会在22和16 nm工艺中备受关注。未来一个很可能的技术拐点是3-D finFET的采用。这意味着需要沉积更多的材料层,对沉积均匀性、成分和微结构的控制,以及对表面起伏的要求,都会驱动沉积技术从传统PVD和CVD转向ALD。3-D finFET的转变也会要求在器件中加入一到两个额外的外延层。

Martin van den Brink, Executive Vice President of Marketing and Technology, ASML
2010年工业界将会看到首部可用于量产的EUV系统发送到存储器和逻辑器件制造商,之后将会投入到紧张的研发过程中,目标是在2011-12年,将EUV成功地集成到22 nm半节距节点,并在2013年在此节点实现量产。
多种系统的模块建设和早期模块集成已经在进行中。照明和透射光学部分已经完成,可用于工艺集成并可满足规范的要求。
在最近的报道中,通过采用新一代掩模检查工具,可以在空白以及图形化的衬底上捕获缺陷,这切实推动了EUV的应用。然而,如果进入到量产并拓展至22 nm节点,我们必须进一步提高包括对近似EUV波长尺寸缺陷监测的能力。近几年出现了全球范围的研发联盟,可以分担开发新系统的费用,已经收到了工业界的认可。Sematech已经创立了研究商业模式和合作方式的工作组。
此外,芯片制造商和设备制造商也在积极开展合作,采用2006年ASML在IMEC和Albany NanoTech安装的阿尔法演示工具上就闪光和掩模阴影补偿、在工艺优化中评估光刻胶,以及其他一些难题展开研究。

Craig C. Ramsey, General Manager, CyberOptics Semiconductor Inc.
在2010年,我们将看到半导体制造商将会谨慎地提高他们处理晶圆的产能和工艺。在过去几年里,晶圆工艺成本过高被认为是成品率和开工率降低的根本原因,在2010年这一问题将得到改善,并解决产能不足的问题。但2010年将很少出现新的fab。
随着经济的复苏,现有的fab将增加产量。
CyberOptics Semiconductor认为,随着fab的产量不断提高,时间紧迫,对容差要求越来越严格,对集成设施投入越来越少,会采用更多的精确工艺量度数据来优化新的及现有的工艺设备。2009年很多fab关门,并裁减员工将促使供应商采用可靠性更高,速度更快的自动化设备,以及更稳定,一致性更好的工艺控制。供应商已经保留并强化了其核心竞争力,也完成了对新产品的开发,将在随着经济形势的复苏而一展身手。
随着整个世界从这次严重且持久的衰退中恢复,消费者的需求开始重现。银行的资产负债表已经基本稳定。房屋销售开始复苏。对那些符合要求的业主而言,贷款更加廉价。消费人口的主力并没有失去工作,随着乐观情绪占据上风,他们重新开始消费。
随着智能电话和上网本市场的增长,以及采用Windows 7系统,平面显示市场的增长,以及可替代能源和混合动力汽车这些新市场分支的壮大,对芯片的需求也会增加。作为这一蓬勃发展产业的一员,我们感到骄傲。让我们向一个更好的2010年努力。

Arthur W. Zafiropoulo, Chairman and CEO, Ultratech Inc.
在多个新增长机会中,以TSV技术为代表的3-D封装方案和下一代晶圆级封装(WLP)技术备受瞩目。目前TSV技术主要还用于高端手机中的图像传感器,但该项技术将被越来越多的逻辑和存储器件所接受。扇出型WLP则解决了传统WLP中焊盘受限的问题,而同时还可以继承其尺寸小和成本低的优点。代工厂和IDM产能扩张并开始采用更为绿色封装技术,这样在半导体供应链中,先进的封装设备制造商将成为最早的受益者。
在晶体管制造领域,驱动新技术的正是像在32 nm器件中高-k/金属栅极这样的新材料应用。由于逻辑器件以及其他半导体应用对高性能芯片需求的增长,激光尖峰退火(LSA)技术将更广泛地被采用。此外通过降低晶体管级的漏电,LSA技术还更符合节能的目标。
LED的应用也表明:提高现有电子器件的效率也可以比开发新的电子产品更有利可图。高亮度LED比其他照明技术更有效率,并且比传统的灯泡具有长得多的使用寿命。然而,在大规模取代传统照明手段之前,该技术还需要进一步降低其制造成本。

Franklin Kalk, Executive Vice President and CTO, Toppan Photomasks Inc.
具有生产价值的EUV光刻还需要等待数年,但2010年上半年的走势将决定EUV取代193 nm光刻技术的时间,甚至程度。
其结果并非只取决于技术问题,因为技术问题总归会得到解决,而经济方面的考量则成为另一个决定因素,特别是制造EUV光刻掩模的费用非常高昂。
这需要三部关键的掩模制造设备:空白掩模的检测工具、图形化后掩模的检测工具,以及用于验证最终掩模是否为所需图案的模拟程序显微镜(AIMS)工具。所有工具都可以制造,只是成本非常高昂。目前的问题是:在数量不多的EUV掩模中分摊这些投资,需要五到七年才能收回投资。
图形检测工具具有较大的市场,因此其成本可控制在现有设备的水平。但AIMS工具则非常具有挑战性。考虑到该工具的总体需要大概只有10台,那么其非经常性工程成本(NRE)则高于6千万美元,每部工具的NRE比全套193 nm AIMS工具的成本还要高。
最大的挑战来自于空白掩模检测。会有两家潜在的EUV空白掩模制造商,每家将需要一台这样的工具。那么其NRE则是5千万美元,平均到每部设备是2千5百万美元。考虑到空白掩模的需求数量会很低,那么同ArF相比,EUV空白掩模的成本将高几个数量级。
这样高风险的模式已经迫使工业界开始考虑前所未有的替代方案,比如共同承担开发的财务风险,以及将其嫁接到传统的掩模制造流程中。很可能的模式是数家商用掩模制造商共同使用一条EUV产品线。
为了满足在2013年将EUV技术集成到工艺线的要求,需要在2010年上半年确定资金支持。Sematech正在致力于将各方连接到一个可实施的模式中;能否实现这一目标,对EUV真正进入市场来说是关键的一步。

Brian Trafas, Chief Marketing Officer, KLA-Tencor
在最近的一次访谈中,比尔盖茨提到,尽管在过去的一年半时间里,世界经济经历了痛苦的衰退,但美国经济的核心——创新——却并未止步。盖茨认为美国的大学、公司和研究机构正是创新的催化剂——我非常赞成他的观点。
半导体产业在进入正常的低潮期时,遭遇了宏观经济危机,我们在尽力降低成本的同时,仍然保持了对R&D的投资,这样我们的客户仍可进行技术代的转换,并使我们在衰退结束之后占据有利的位置。
未来一年里,随着美国和全球经济开始复苏,创新仍然非常重要。我们已经看到用于先进技术开发的设备市场开始复苏,并且见证了客户的资本投资计划。随着整个产业在未来几年的发展,资本投资的周期将体现在技术复杂度的提高和更多成品率的挑战上。有些人甚至认为摩尔定律的脚步已经日趋缓慢。我们坚信,由于光刻技术已经可以实现1X节点,那么传统CMOS等比例微缩还会按照摩尔定律发展。在向更小技术节点转换的同时,可以预见会有大量的检测和度量问题出现。
此外,随着存储器市场的改善以及主要竞争对手都对尖端科技进行投资而降低成本,对存储器的需求——主要是DRAM——将会在2010年继续增长。我们认为等待已久的PC换代周期会进一步推动对这一市场的资本投资,在今年下半年有可能导致产能的扩张。未来几月对NAND的投资并不显著,但在消费类电子产品的驱动下,2010年底/2011年初还会保持一点的投资额度。

Alain E. Kaloyeros, Senior Vice President and CEO, Professor of Nanoscience, College of Nanoscale Science and Engineering, University at Albany
大家不会忘记具有无上权威的比尔盖茨曾说过,“640 K存储器足够满足所有人的需求了,”所以进行预测是一项危险的活动,特别是在目前的全球经济环境下。任何企图预测新技术和经济形势的企图都无异于在没有保护网的情况下走钢丝。
即便如此,随着工业界和大学都致力于纳米电子学所面临的技术和商业挑战,还是可以找到一些清楚并且不会出错的事实,向我们描绘出技术的发展趋势。
创新。在纳米技术上的创新可用于解决计算机芯片指数般增长的复杂度,而不再仅仅是一个R&D的问题。对公司来说,已经关系到能否盈利。如果不能对创新进行投资,将意味着被市场甩在身后。
集成。在纳米尺度的进展使得片上/片外集成架构方案成为可能。将封装与前道和后道的R&D结合起来,已经成为考察芯片技术是否可行的重要部分。
合作。逐步升级的复杂度和攀升的R&D及制造成本,加上公司运营压力的不断增大,使得共担风险、大学/工业界联盟的方式日渐普遍,这样可以在加速开发的同时控制成本。
教育。创新和合作的能力需要受过良好教育和培训的科学家、研究人员和工程师。学术机构必须在纳米尺度的科学和工程领域设立多学科交叉的教育项目,这样才能保证可靠和及时的R&D进度。
在21世纪取得成功需要极大地依赖创造性方法、新的模式和愿意“跳出常规”的想法及行动。

Paul Lindner, Executive Technology Director, EV Group
尽管全球经济处于衰退阶段,但仍然有一些技术上的亮点闪现推动着工业界的发展,3-D/TSV就是一例。在这一新技术领域,将会出现令人激动的增长机会。这不仅包括3-D/TSV,还包括纳米压印光刻(NIL),也会取得更多进展。
对3-D/TSV来说,2009年会被证明是该技术走向应用的开端年,特别是CMOS图形传感器的大规模量产,以及对3-D存储器非常积极的开发。尽管其增长与技术和产能的博弈相关,但这个势头还会继续下去。为了加速市场对该技术的接受,仍需首先解决那些现有的挑战,包括采用3-D集成后在拥有成本上的收益。
未来的焦点将是对整个3-D流程可生产性和性能的改善,包括对临时键合/分离技术的进一步改进,这样可以处理厚度低于50 μm的晶圆。为了解决处理薄晶圆以及提高整个流程吞吐率的问题,像EMC-3D这样同盟的合作非常关键。
由于消费类移动电话分支对更高像素数码相机的需求不断增加,我们还会看到越来越多的CMOS图像传感器会采用NIL技术。到2013年,市场的主流将是五百万像素的相机,具有低成本、晶圆级光学系统的特点。然而,为了达到这样的预期还必须解决一些难题。传统的模板仍然限制了晶圆上间隔的精细程度,像NIL步进式光刻机这样的新型光刻技术正可以满足上述技术发展路线的要求。
未来的一年半导体产业的一些领域会出现较高的增长,这使我们持谨慎的乐观态度。相关的产业也出现了同样的信号,特别是生物和车载MEMS,以及用于HB-LED的半导体化合物。

Linda Rae, Executive Vice President and CEO, Keithley Instruments Inc.
曾几何时芯片制造商只需聚焦于计算机/工业/科学/医疗设备和军用/航天硬件。而且现在用于消费类电子产品的元器件正在主导着这个产业。为了理解未来测试的发展方向,我们需要有一些新的商业灵感:半导体产业正在变得更具多样性;对测试的需求也会如此。很多芯片制造商正在寻找更小、利润更高的细分市场。这样需要的就不只是单一目的的测试机台,这些代工厂将会需要更灵活,可调整的测试机台,可用于高度混合的环境,这样可以根据新的市场需求迅速进行转换。
每个人都在用更少的代价完成更多的工作。过去R&D测试系统和软件都是芯片制造商独立完成的,而现在芯片制造商非常依赖于测试供应商,希望他们可以提供具有成本优势和足够灵活性,可降低客户长期运营成本的解决方案。
测试供应商一定要将未来的市场需求考虑在内。
处理器和存储器的要求。从智能手机到洗碗机,处理器和存储器越来越多地进入到消费类电子产品中, 芯片制造商需要快速,灵活地对新材料和设计进行表征。
更多的测试,更多的数据。处理超薄薄膜需要快速地获取更大量的数据,才能选择出理想的材料、器件模型和调整生产流程。
器件可靠性。随着栅极介质变得更薄并更容易产生漏电,fab需要可以快速获取具有统计意义(比如数量更大)的器件数据,并且精确地处理范围越来越广的器件可靠性测试。
聚焦于可替代能源。测试太阳能电池和高亮度LED(HB-LED)需要系统具有更高的信号电压和更精确地测试能力,这样才能具有成本优势并快速完成重新配置。
新材料、新测试。那些生产光伏、化合物半导体、纳米电子器件等产品的制造商,需要更灵活,可调整的解决方案,可用于小量材料研究和像C-V及脉冲I-V测量这样的表征功能。

Andrew J. Walker, Founder and President, Schiltron Corp.
2010年将是NAND闪存领域风暴逐渐成型的一年,将表现在对个人非易失性存储器的过度需求,以及来自于NAND闪存制造商暗示性的首肯,这两个因素结合起来,会使等比例微缩技术只剩下一代可走。
这场风暴将会在不断激化的竞争行为中积蓄能量,特别是单片3-D闪存。我们认为每一个主要的存储器玩家都需要“3-D策略”。即便2-D NAND闪存已经出现了垂死的前兆,但每一家都会尽力说服他们的客户一切都好。对观察人员来说,这将是一场长达一年的大戏,第一代基于硅的芯片技术正如谶语般逼近南墙,而同时整个市场的规模也加速向五百亿美元发展。
很明显,这个新的市场给包括新工艺开发商在内的设备和材料供应商很多的新机会,去开发解决迅速发展的3-D闪存市场,这样销售额在2010年将出现更多的增长。

André-Jacques Auberton-Hervé, President and CEO, The Soitec Group
对SOI生态系统的参与者和支持人士来说,2010年看上去充满希望。当然,2009年已经是一个重大转折的年份,标志性的事件是解决了IP上的难题。采用45 nm技术的ARM11测试芯片充分证明了SOI技术的优越。与同样的体硅相比,采用SOI可将功耗降低40%,同时提高了性能并减小了面积。这开启了采用SOI制作新一代高性能、低成本SoC的大门。
时机刚好。这一年将是低功耗器件领域吉赫兹大战的开端。然而风险因素却发生了变化。体硅等比例微缩的挑战非常巨大,这使其成为暗藏风险的选择;而SOI当然会取得胜利。
工业界的先导者将在今年作出对22 nm技术节点的战略选择。全耗尽(FD)、基于SOI的平面晶体管正在赢得先机。对工业界来说这将是最具延续性的做法:可以毫无争议地至少延续三个工艺代,对IC制造商来说,制造平面FD-SOI将比finFET要容易。
其他的应用还包括在新能源和3-D集成领域进行的衬底工程。比如说,我们将会看到固体照明器件,在LED中采用III-V材料。与此类似,PV领域也可能出现同样的故事。

Neil Lavender Jones, President, Asia Pacific, Edwards Ltd.
从很多方面来看,2009年都是困难的一年,从世界经济到我们所服务的市场和工业界,都处于不景气状态。即便如此,我们仍期待在2010年会有重大的改观。
像移动通信设备和上网本这样的新消费电子产品将驱动对显示技术的需求,扩大LED和平板显示器(FPD)的产能。对环境问题的关心,以及在消费类电子产品中更多地采用太阳能和其他可替代能源,将会进一步驱动太阳能市场的增长。在半导体、FPD、LED和太阳能领域,我们可以看到在制造环节日益增多的环境法规,推动了对节能腔室和清洁系统的需求。这在亚洲尤其明显。我们预计在2010年,来自半导体客户的订单会增长30-40%,来自太阳能市场的订单会增长40-50%。
我们还预计在最新的真空产品中设计节约水和功耗的功能,降低对环境的影响和总体拥有成本。由于真空亚系统使用了整个工艺流程50%的能量,这些节能措施对我们的客户来说非常关键。

Ardy Johnson, Vice President of Marketing, Rudolph Technologies Inc.
Rudolph Technologies对2010年的乐观估计正在提升。在2009年下半年,我们已经从不断活跃的客户行为中嗅到了拐点来临的前兆。九月份我们从四家最大的外包封测(OSAT)公司和代工厂接到了20部工具的订单。这些订单主要是Rudolph的自动宏观缺陷检测设备,其售价范围在60万到120万美元。在过去的衰退周期里,后端市场分支一直是前端晶圆fab未来购买活动的领先指标。并且前道与后道市场的订单出货比都高于1,我们确信整个产业已经进入了可持续的增长期。
受宽带手持通讯工具在更小体积内需要更多连接的驱动,对先进封装技术的开发最让人振奋。新的晶圆级工艺可以为封装提供更高密度的连接,而其体积与芯片本身类似,这同时提高了电学和热学性能。
新工艺也意味着新挑战,例如如何处理厚度只有几十微米的晶圆,或者如何控制高密度微凸点阵列的尺寸和外形。我们已经开发了满足量度、检测和材料分析需求的方案,并且期待制造商将这些技术引入到大规模生产中。

John Behnke, Vice President Worldwide Sales and Marketing, Intermolecular
在半导体器件中,最有经济价值的是那些允许终端用户采用最新技术节点的创新设计。这些高利润的早期产品也有独特的技术要求。如果没有超越传统R&D流程的加速技术开发,那是无法在利润曲线的早期阶段完成产品开发的。
尽管有新的R&D工具、方法和结构不断涌现,但做起来并不简单。加速技术开发需要对产业界R&D思维方式进行重新权衡。
在芯片领域,转换性的思维并不常见,但确有先例。例如在上世纪80年代晚期出现的统计工艺控制(SPC)方法。其中基本的工具和方法以及存在数十年了,但fab的管理人员却一直没有注意其价值。
两个相互关联的趋势发生了作用:生产方已经超出了其以量为先导“牛仔式”的经营方式,同时在日本广为流传以技术为基础的生产方式,通过对产品数据的监控和分析显示出其价值。在不到十年的时间里,SPC成为一项必须的要求。
随着2010年的到来,需要对思考方式再进行变革。如今的R&D非常缓慢、昂贵、缺乏可预测性,并且与产品和生产相脱节。除非我们重新考虑创新的方法,就像我们重新考虑SPC那样,否则很难使R&D变得更快或者更有效,或者在竞争对手蚕食较高的利润之前将产品投入到市场。(来源: 半导体国际) |