半导体制造业的特点与机会

诺发系统（Novellus Systems）公司开发、制造、行销用于IC(集成电路)制造的设备，并提供设备的维护服务。在SEMICON China2005期间，诺发董事长兼首席执行官Rechard Hill、亚太区副总裁Fusen Chen博士等一行访华，并来到北京，向首都的业界介绍了半导体制造业的特点及该公司的发展机会。

半导体制造业的趋势

半导体制造的趋势当中，最突出的一个就是IC的密度在持续增长。20世纪60年代中期提出的摩尔定律，在此后的40多年里依然准确地指导着整个行业的发展，定律中指出，半导体芯片的电路密度每18个月就会翻一番。目前，高级元器件制造的线宽已经发展到最小为90nm，互联电路最多可高达10层。通过不断增加电路的密度，制造商们能够将更多的电子元器件集成到一只芯片上，因而赋予了芯片更高的性能和价值。


; 另一个技术趋势是铝金属布线正在向铜金属布线变迁，铜金属已经成为半导体器件中主流的传导材料。与铝金属相比，铜的电阻更低，进而具备了更多的性能优势。由于铜金属的这些卓越特点，采用铜金属制造的芯片所需要的层数可能仅为铝制芯片的一半，因而极大地降低了制造成本。而且，与铝金属制造的器件相比，铜金属布线使得元器件性能有了实质性的改善，能耗需求得以大幅度地降低。

相似的变化也发生在采用低介电常数或低-k材料取代传统的氧化硅膜层生成介电质绝缘体的过程中。低k值介电质在限定元器件中金属线间的电容方面表现得更加出色，进而改善了芯片的速度和性能。然而，与氧化硅相比，低k材料也更加易碎，在把新材料整合到制造工艺流程时，这一弱点在半导体行业中势必引发一系列的新挑战。

另一个重要的趋势是制造尺寸更大的晶圆。由于与200mm晶圆相比，尺寸更大的晶圆存在着潜在的制造成本优势，因此芯片制造商们正在向更大的300mm晶圆制造衍变。300mm晶圆中的芯片数量增加了2.25倍，故而可能会实现制造工艺的重大规模经济效应。

设备、工艺和材料的挑战

以上这些技术趋势形成了客户对设备和工艺的需求。一般来讲，客户会以“每晶圆成本”来衡量生产设备的成本和性能，即系统购买和安装成本、运营成本加权计算的值与净产出率的比值。净产能更高的系统能够帮助制造商们以更大量的晶圆生产来平衡购买成本，因此降低了每晶圆的系统拥有成本。良率和膜层质量也是选择处理设备的重要决定因素。尺寸更大、更复杂的半导体晶圆成本也在不断增加，于诺发的客户而言，高良率便显得格外的重要。为了提高良率，实现更高的膜层质量，系统必须能够重复执行某个工艺过程并保持其一致性和可靠性。这一系统特性即著名的可重复性是实现量产可接受良率的关键因素。系统只要在预期的产出率上（不要接近关键的容限）运转，就能够更轻松地实现可重复性。

在制造规格和材料方面的种种变化，也大幅度地提高了对半导体元器件制造设备的成本和性能需求。举例来讲，一条高级的300mm晶圆生产线耗资将达20亿美元，较之以往的生产设备，成本存在质的增长。同时，随着整个行业正在适应不断紧缩的技术标准和更快的技术周期，对高端技术的需求也在持续增长。因此，为了满足制造周期需求而优化每个工艺过程时，芯片制造商们必须专注于平衡他们对创新技术的需求。

作为高级淀积、表面处理和化学机械平坦化工艺等领域的生产力和技术领导企业，诺发的战略核心中是向业界的半导体元器件制造商提供高端技术的同时，保持生产力优势。最近，考虑到诺发70%的业务在亚洲，且中国等特定市场对200mm制造设备不断增长的需求，该公司又开创了翻新系统业务，帮助低端客户实现更低成本的制造。至此，诺发满足了各个层次的制造设备的需要。