2017年9月上旬,全球生醫及特用材料大廠默克(Merck)正式宣布,于高雄路竹科學園區啟用其亞洲首座積體電路(IC)材料應用研發中心。電子模塊
研發中心初期投資約1億元新臺幣,提供前端原子層沉積(ALD)/化學氣相沉積(CVD)等先進制程所需的特殊氣體原材之開發、半導體封裝研發與錯誤分析等服務,以期協助在地與亞洲半導體業者縮短研發時間,盡速投入IC先進制程。
1.先進制程所需的半導體材料商機逐漸被廠商所重視
Semicon Taiwan 2017展會,半導體材料業者顯得深具活力,首先以黃光制程的半導體材料見長的Brewer Science發表在先進制程微縮和晶圓級封裝領域半導體材料的進展。
無獨有偶,以生技醫療領域見長的材料大廠默克,于2017年9月宣布在臺啟用亞洲首座積體電路(IC)材料應用研發中心,展現其對先進制程及先進封裝材料市場的重視,針對媒體提出采用EUV曝光機導致制程數大幅減少,而影響材料供應商未來發展的疑慮,默克認為先進制程是新市場新商機,雖然EUV減少制程數,使得材料的用量沒有以往多重曝光制程的用量來得多,但制程微縮的趨勢不會僅在前段電晶體制程發生,后段導線線寬持續微縮對低介電系數的介電材料需求也是逐漸提升,加上先進制程材料的價格較高,對供應商而言其商機不容忽視。
2. 半導體材料扮演摩爾定律是否順利延續的關鍵要角
iPhone 8及iPhone X的推出,除了對iPhone推出問世10周年的慶祝意義之外,也為10nm制程的推出揭開序幕,半導體制程開始進展至個位數制程節點。展望未來,業者為延續摩爾定律,提升單位面積內的電晶體密度,業者提出「More Moore」、「More than Moore」、「Beyond CMOS」三大構想(注),所采取的解決方案主要有3個方向:
持續制程微縮(牽動Patterning、BEOL、FEOL的演進);
采用3D化的電晶體結構(牽動FEOL、Memory的演進);
采用先進封裝技術(牽動Advanced Packaging);
制程微縮及3D化的電晶體結構,使得原先采用的材料及設備難以符合先進制程需求,業者為求制程順利演進不得不考慮采用其他材料,而先進封裝技術則對晶片薄化、晶片貼合及構裝材料帶來新的需求,從圖中可以看出,不論是哪一項解決方案,半導體材料都是技術演進順利與否的關鍵。
圖:2017年制程技術及材料發展的五大趨勢
注:More Moore(深度爾雨):沿著摩爾定律的道路繼續往前推進,仍是在單位面積之下塞進更多的電晶體,其CMOS架構不變,設備、材料的發展都是為了延續摩爾定律。
More than Moore(超越摩爾):側重功能的多樣化,晶片系統性能的提升不再靠單純的電晶體尺寸的微縮,而是偏向電路設計及系統算法優化;此外集成度的提高不再單純的只想將更多模塊放到同一塊晶片上,而是可以靠封裝技術來實現集成。
Beyond CMOS(超越CMOS):簡單來說就是考慮采用CMOS架構以外的下世代器件。