在20nm及以下工艺、450mm晶圆、TSV 3D芯片等先进技术开发中,英特尔、台积电和三星电子让全球集成电路产业的调整和变革正在悄然发生,揭开了产业链大融合的新动向,引人关注。在2012年,投资参股全球最大的光刻机设备厂商ASML,共同研发450mm晶圆制造设备和工艺,布局开发以往只有封测企业关注的TSV 3D芯片技术。

 


事实上,早在国际半导体技术路线图(ITRS)2005年版本“摩尔定律及其他”的图示和叙述中就提出了半导体技术的三个技术发展方向,即延续摩尔定律:微型化(More Moore:Minimization)、摩尔定律以外的发展:多样化(More than Moore:Diversification)和超越CMOS器件(Beyond CMOS)。2007年版本进一步指出:预计“摩尔定律以外的发展”的相对比重将随时间而越来越大,并导致科学技术的多元化发展。ITRS自1 999年起每逢单年进行修订,双年则仅对部分表格中的数字进行更新。修订的新内容反映了前两年的研发工作进展,同时提示产业界人士面对新的强大挑战要具有清醒的头脑。

 


所以产业人士称集成电路技术与产业已进入后摩尔时代。

按照摩尔定律,IC芯片制造工艺将从现已投入量产的28nm技术继续向前延伸至22nm、16nm、13nm、10nm,直到7nm附近,逼近CMOS器件的物理极限。2011年英特尔推出tri-gate FinFET技术,以解决22nm器件的高漏电问题,已进入量产阶段。台积电也随后跟进采用tri-gate FinFET技术。

 


在“延续摩尔定律”方向另一件值得关注的大事是,2008年英特尔、三星和台积电三大公司决定联手启动450mm晶圆线的开发。虽然进度一再推迟,但有消息称英特尔和台积电已经开始试生产450mm晶圆,预计450mm大规模生产线将于2017年投产,而由于450mm晶圆先进生产工艺的前期研发费用将高达百亿美元以上,这将让许多半导体公司高不可攀从而不再追赶,半导体生态链将会有质的改变。

 


摩尔定律以外的多样化发展,包括MEMS传感器、高压功率器件、射频技术及系统级封装(SiP)技术等,将以更高的性价比、更广泛的应用和更高附加价值的系统应用为特点,成为企业产品创新的重要方向。近几年来这一方向上最突出的进展是TSV 3D芯片技术。

 


与简单的芯片堆叠封装不同,TSV技术能够在不改变芯片制造工艺的基础上增加产品的集成度,而且是以较低成本获得与摩尔定律继续缩小尺寸等效的性能。因此,TSV技术得到包括芯片制造业四大联盟组织(IMEC,ITRI,Sematech,SEMI)在内的几乎所有芯片企业的关注和大量研发投入。IBM、英特尔、三星、Globalfoundries、台积电、日月光等全球半导体企业巨头都参与其中,正在针对各类应用研究开发TSV。