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    “迷你晶圓廠”或將顛覆全球半導體業界的制造系統

    文章出處:網責任編輯:作者: 人氣:-發表時間:2016-06-06 14:47:00

     

      臺積電最新的超大晶圓廠(GIGAFAB),每個月可生產超過10萬片12寸晶圓,每座造價高達3千億新臺幣(約合610億人民幣)。但今年4月1日,日本推出的“迷你晶圓廠”(MinimalFab),瞄準物聯網時代小量、多樣的感測器需求,起價卻只要5億日元(0.3億元人民幣)。有媒體稱之為:“顛覆全球半導體業界的制造系統”。

      這個由經濟產業省主導,由140間日本企業、團體聯合開發的新世代制造系統,目標是透過成本與技術門檻的大幅降低,讓汽車與家電廠商能自己生產所需的半導體及感應器。形同推翻臺積電董事長張忠謀30年前所創的晶圓代工模式,重回早年飛利浦、Sony等大廠都自己生產半導體的垂直整合時代。

      販賣這種生產系統的,是日本橫河電機集團旗下的橫河解決方案。每臺外型流線、美觀的制造機臺,大小約與飲料自動販賣機差不多,但各自具備洗凈、加熱、曝光等功能。每一臺機器,都相當于一條半導體制造的生產線。一條“迷你晶圓廠”產線,所需的最小面積是大約是兩個網球場的大小。也僅是一座12寸晶圓廠的百分之一面積。

      “迷你晶圓廠”能夠做到如此廉價、體積小,首先是挑戰業界常識的創新做法──不需要無塵室。

      半導體芯片上如果沾有超過0.1微米的灰塵就算是不良品,為此,制造室內一定要保持超高潔凈度。維持無塵室需要大量的電力,因此不只投資金額很高、維持費用也相當驚人。所以半導體不大量生產的話,很難獲利。

      產業技術總合研究所的原史朗挑戰了這項業界的常識。“半導體工廠真的需要無塵室嗎?明明需要隔絕灰塵的只有晶圓而已。”抱持著這項疑問,原史朗從1990年代開始構想“迷你晶圓廠”。

      幾年后,原史朗終于開發出局部無塵化的關鍵技術,并將此成果制出特殊運輸系統“MinimalShuttle”。利用電磁鐵控制開關,幾乎不會有灰塵進入。

      “迷你晶圓廠”的另一個特點,是不需要用到光罩,這又可大幅降低成本。MinimalFab的概念,就是那樣的時代十分需要的多種少量生產系統。要處理的晶圓大約直徑0.5英寸,比1日元硬幣還要小。因為晶圓很小,所以生產設備也要跟著變小。

      芯片從晶圓上切割下來,大約1平方公分大小。“迷你晶圓廠”的年產量大約是50萬個,一般的12寸晶圓廠則是兩億個。如果只生產1萬個,市面上每一芯片要收1萬日元,但“迷你晶圓廠”只要收1,200日元。

      這項“迷你晶圓廠”的研發計劃,源自2010年。從2012年開始的3年內,獲得經濟產業省的預算,計劃也隨之通過?,F在包含許多制造大廠在內,共140間企業團體參與。雖然是由橫河解決方案在銷售,可是參與開發制造的日本中小企業大約有30間,這也是該設備的一大特色之一。

      目前“迷你晶圓廠”的半導體前段制程所需的設備,已經大致研發完畢,開始正式銷售。預計2018年以前,切割芯片功能與封裝等的后段制程設備也會開發完成。

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