台湾晶圆代工厂引领半导体工艺，全面进入后40纳米时代

时至今日，晶圆代工产业的服务范畴已不像其字面意义那样狭隘，随着技术不断进步，晶圆代工制造商的触角不断朝上下游延伸，无论是在前端的设计服务领域，还是后端的封装测试，晶圆代工制造商的影响力已越来越大，且借着技术平台的建立及晶圆代工标准的制订，晶圆代工主导半导体产业供应链的态势越发明显，更影响电子产品的整体发展方向，甚至和IC制造商无分轩轾。 工艺技术发展带动电子产业创新 市场研究机构Gartner Dataquest统计指出，晶圆代工制造商所产出芯片的市场销售金额占全球半导体业的比例已从1998年的9.2%增加到2008的25.3%，在全球半导体产值将达3千亿美元的此时，专业晶圆代工服务更显重要。Gartner分析指出，过去数十年来，IC制造商在工艺技术及服务的创新方面扮演领航者的角色，未来也将继续在新一代产品的开发上扮演重要角色。 然而，在关乎全球半导体产业未来的新一代产品开发方面，晶圆代工制造商也不可或缺，因为晶圆代工制造商的技术进展已成为创新产品发展的关键因素，例如台积电日前宣布40纳米泛用型(40G)及40纳米低耗电(40LP)工艺已正式进入量产，该逻辑工艺将在全球消费电子、移动通信以及计算机市场下一代产品的开发上扮演关键角色。 据了解，40纳米工艺能使半导体组件更具成本效益。另外，现今芯片设计者所面临的挑战是如何在增加产品功能的同时不增加产品耗电，而40纳米工艺便能让芯片设计者在现有的耗电规格范围内，快速进行组件整合以实现产品创新。台积电40纳米工艺可搭配混合信号、射频以及嵌入式内存工艺，以满足多种应用。其中40纳米泛用型工艺适用于高效能的产品应用，例如中央处理器、图像处理器、游戏机、网络、可编程逻辑门阵列(FPGA)以及硬盘驱动芯片等应用；而40纳米低耗电量工艺则适用于通信基带芯片、应用处理器、便携式消费产品及无线通信等应用。 台积电全球业务暨行销副总裁陈俊圣表示，就满足公司广大客户群技术需求的角度而言，台积电于此时成功量产40纳米泛用型及40纳米低耗电工艺晶圆，可以说是最适当的时机，它将协助半导体产业创新并开发下一波新产品。 谈到晶圆代工产业，身为龙头的台积电绝对是动见观瞻，不过，另一晶圆代工制造商联电的实力亦不容小觑。联电日前已发表高介电系数栅电介质+金属栅极工艺，此技术已通过SRAM产品良率的验证，将用于下一代32/28纳米工艺中。该公司先进技术开发处副总经理简山杰表示，随着联电在28纳米SRAM芯片与HK/MG工艺实体验证上的成功，在2010年32/28纳米工艺推出时，联电已做好准备，可以提供坚实的技术平台解决方案。 此外，联电也以其低漏电(LL)工艺为基础，采用先进的双重曝影浸润式微影术与应变硅工程，产出业界第一个28纳米SRAM芯片。据了解，联电是针对不同的市场应用产品，在32/28纳米工艺上使用两种栅极技术。其中，针对低漏电工艺采用传统硅栅极/氮氧化硅栅极氧化层技术，适用于便携式产品，例如手机芯片，而更为先进的HK/MG栅极技术则是针对注重速度的产品，例如图像、应用处理器与高速通信芯片等。 为了给客户提供完整的服务，联电还同时提供全面详细的设计资源来支持尖端的工艺技术。例如硅验证设计单元数据库已经过最佳化，客户可以免费从联电的合作伙伴处取得。此外，由于硅验证对于客户的深次微米设计来说是非常重要的因素，因此联电已推出“硅梭计划”多重芯片测试晶圆方案，并同时提供SRAM内存编译程序，以支持所有的主流工艺。此外，联电也提供后端服务，从针测到完整的封装和测试单元，联电针对不同的客户都有适合的解决方案。这些封装与测试服务有一部分是联电的内部资源所提供，另一部分则是由和联电结盟的一些大量封装测试产业合作伙伴所提供。由台积电和联电的例子可以了解，由晶圆代工制造商提供客户前端到后端的完整服务，已是半导体产业向前发展的必然趋势。 打造平台新模式，积极进行垂直整合 除以工艺技术的进步带动电子产品创新外，晶圆代工制造商更积极打造平台，主导供应链的垂直整合。例如台积电已推出“开放创新平台”新商业模式，透过第三者如知识产权(IP)、电子设计自动化(EDA)与封测等制造商的垂直结合，让台积电以及晶圆代工市场一起成长，且台积电更可能藉此模式主宰晶圆代工标准与技术平台制订。 台积电董事长张忠谋出席2008年VLSI国际研讨会曾发表演讲指出，预估2012年以前，晶圆代工占整体半导体业比重仍可由28%提升到40%，成长率优于半导体市场。张忠谋进一步指出，目前全球IC产品中，CMOS逻辑产品占晶圆代工市场高达75%，但图像传感器、微处理器、模拟IC与存储器等应用，交给晶圆代工的比重仍不到25%，这也是未来晶圆代工制造商的机会与挑战，要继续稳居晶圆代工业的领导地位，台积电势必得在一般逻辑器件产品以外的市场扩充业务。事实上，在此波金融海啸影响之下，台湾地区晶圆代工厂第四季产能利用率纷纷大幅滑落至50%至60%，对此台湾工研院IEK表示，IDM公司外包订单将是晶圆代工厂未来营运成长的主要动力。除了IC设计服务业外，晶圆代工制造商还在下游的WLCSP(晶圆级芯片封装)以及近年来逐渐成熟的3D IC技术发展上积极布局，以求进一步发展。