矽谷手記:30厘米晶圓設計趨成熟

矽谷手記:30厘米晶圓設計趨成熟

上期簡介過Fabless半導體設計公司的發展,半導體製造的下一個步驟,就是交由晶圓(Siliconwafer)代工公司去製作工模(mask)、生產及包裝,同樣是最近上市的中芯國際(981),便是中國晶圓代工(waferfoundry)佼佼者。但講到晶片製造,全球排名第一及第二位的台灣台積電(TSMC)及聯華電子(UMC)才是平分天下的兩大純晶圓廠,單台積電便佔市場逾四成,去年營業額逾50億美元。另外,新加坡CharteredSemiconductor及韓國的亞南(Anam)的市場佔有率則分別排名三、四位,當然這個排名沒有把IBM、NEC、TexasInstruments等設計及晶圓製造集於一身的公司計算在內。

0.13微米製晶片極速高
講到晶圓的科技,籠統地可按微米製程及晶圓大小來衡量,現時晶片的微米製程正由0.18微米過渡到0.13微米的階段;晶圓方面,台積電的30厘米(12吋)晶圓已經相當成熟,比舊有的20厘米(8吋)晶圓更具效率。
究竟0.13與0.18微米晶片有何分別?其實微米製程就是指組成晶片的最基本單元的技術,通常亦是指一個電晶體在晶片內的寬度。就如顯示器的解像度一像,愈細的單元當然愈難做。較細的微米製程可以讓同樣面積的晶片放入更多的電晶體單元,所需的電壓也較細,電晶體的速度也較快,所以一般來說,0.13微米製程的晶片會較節省電源、極速亦會高一些,如0.18微米製程的Itanium2,極速為1Ghz,L3Cache有3MB;而相若面積的0.13微米的Itanium2極速為1.5Ghz,L3Cache容量更倍增。

一套工模逾100萬美元
不過,晶圓生產過程的質素及穩定性才是最重要的成功因素。每塊晶圓上會有個別的晶片因生產環境偏差而不能操作正常,所以行內人會以生產率(yield)來表示晶圓上能操作正常的晶片平均比率,台積電在0.13微米製程上已做到差不多七成的生產率,所以其他經驗尚淺的晶圓廠要在台積電的市場分一杯羹,單靠價錢未必能取勝。要知道一套完整0.13微米製程的工模已要上100萬美元,故要做到高生產率才是上策。新廠要短期有高回報並不易,所以晶圓代工並非屬短線投資。
好了,小弟已經簡單介紹過晶片設計及製造兩大行業的資料,但其實這兩大行業還衍生出另外兩個行業──晶片製造機器及設計軟件,亦是矽谷重要的命脈之一,下期自有分曉。
魯笨
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