半導體(tǐ)工(gōng)藝技(jì)術(shù)在不(b≤←ù)斷進步。先行(xíng)廠(chǎng)商已開(kāi)始量産22/20nm工(gōng)藝産品，而且還(hái)在開(kāi)發旨在2～3年(niá✔'n)後量産的(de)15nm技(jì)術(shù)。不(₩∑‌bù)過，雖然技(jì)術(shù)在不(bù)斷進步，但(dàn•←)很(hěn)多(duō)工(gōng)γ§ 藝技(jì)術(shù)人(rén)員(☆≈yuán)都(dōu)擁有(yǒu)閉塞感。因為(w<♦èi)工(gōng)藝技(jì)術(shù☆≥)革新的(de)關鍵——微(wēi)細化(huà)讓人(rén)♠♦≠π擔心。決定微(wēi)細化(huà)成敗的(de)蝕刻✔λ♦技(jì)術(shù)沒有(yǒu)找到(dào)突破♠λ♥ 口，由微(wēi)細化(huà)帶來(lái)λ÷≥β的(de)成本優勢越來(lái)越難以确認。而在微(Ω&wēi)細化(huà)以外(wài)的(de)技(jì)術(sh×≈ù)方面，2011年(nián)出現(xiàn)δ<•了(le)頗受關注的(de)話(huà)題，美(měi)國(guó)英特爾宣布三維晶體(tǐ)管實用(yòng)化(huà)、台積電(diàn)(T"∑SMC)宣布建設450mm晶圓生(shēng)産線。這(zhè)≠>π些(xiē)技(jì)術(shù)正在逐漸擴大(dà)到(dào)全行(x™'®íng)業(yè)。

　　量産中遲遲無法采用(yòng)EUV光(guāng)刻技(j↑πε→ì)術(shù)

　　“2011年(nián)開(kāi)始量産22β™☆→nm工(gōng)藝産品。2013年(nián)和(hé)2015年(↓&±nián)将分(fēn)别量産14nm和(hé)10nm工(gōng)藝産品”≈ ,“工(gōng)藝開(kāi)發将保持2年(nián)推進1代的→™(de)速度”。先行(xíng)廠(chǎng)商并沒有(yǒu)放(fàng→λ≈)緩微(wēi)細化(huà)、即“延續摩爾法則”步伐的(de)迹>←✔★象。但(dàn)業(yè)內(nèi)仍然籠罩著(zhe)一(yī)種閉塞感。Ω☆☆原因是(shì)，本應通(tōng)過微(wēi)≈÷Ω‌細化(huà)獲得(de)的(de)成本效應越來₽α(lái)越難以感受到(dào)。

　　半導體(tǐ)行(xíng)業(yè)之所以數(shù)十年(nián)₹"₽來(lái)一(yī)直在推進微(wēi)細化↑λ↔(huà)，是(shì)因為(wèi)微(wēi)細化(huà)宛若“萬能(n×♦éng)法寶”一(yī)樣。也(yě)就(jiù)是(shì)αδ說(shuō)，僅憑微(wēi)細化(h™​∏♣uà)，就(jiù)能(néng)同時(shí)改善性能(néng)、耗¶‍↕₽電(diàn)量及成本等所有(yǒu)方面。不(bù)π∑&過，這(zhè)個(gè)萬能(néng)法寶随著(zhσ≈e)微(wēi)細化(huà)的(de)推進逐漸退去(qù)了(le) ™ ‌光(guāng)環。首先，僅憑微(wēi)細化(huà)已經難以÷​削減耗電(diàn)量。其次，性能(néng≠₹Ω)也(yě)難以僅憑微(wēi)細化(huà)改善了(le)。目前是(shì)>₽ 在實現(xiàn)微(wēi)細化(huà)的(de)同時(shí¥♠)通(tōng)過導入各種助推技(jì)術(shù)(→₩旨在改善晶體(tǐ)管性能(néng)的(de)技(jì)術(shù))來¶☆✘​(lái)改善性能(néng)。但(dàn)成本優✘™€↓勢即将迎來(lái)極限。

　　越來(lái)越難實現(xiàn)成本優勢的(de)主要(yà&∞✘★o)原因是(shì)蝕刻成本的(de)上(shàng)升。在今後的(de)微(∑¥£πwēi)細化(huà)中，作(zuò)為(wèi)能(néng)ε→‍δ夠抑制(zhì)蝕刻成本上(shàng)升從(cóng)而實現(xiàn)微( ¶≠©wēi)細化(huà)的(de)技(jì)術(s ®♦hù)，備受業(yè)界期待的(de)EUβδ♦V光(guāng)刻遲遲未能(néng)€₩實用(yòng)化(huà)。因此，不(bù)得(de)不→×$(bù)利用(yòng)高(gāo)成本蝕刻技(jì)術(shù®‍×≠)量産半導體(tǐ)。在22/20nm工(gōng₹£♥)藝産品中，各公司均采用(yòng)ArF液浸曝光(guāng)技$ ↔✔(jì)術(shù)，而不(bù)是(shì)EUV光(guāng)刻技(jìσ↓")術(shù)。将于2013～2014年(nián)開(kāi)×‍✔‍始量産的(de)15nm工(gōng)藝産品雖然将EUV光(gεφuāng)刻作(zuò)為(wèi)第一(yī)候選，但(dàn)作(z®£uò)為(wèi)備用(yòng)技(jì)術(shù)已經準備了(lβ÷§e)ArF液浸+二次圖形(DP)技(jì)術(shù&≈®₽)。不(bù)過，延長(cháng)ArFβγ液浸曝光(guāng)壽命的(de)這(zhè)些(xiēπ§"↓)技(jì)術(shù)工(gōng)序數(shù)量多(duō)♥γ、成本高(gāo)。可(kě)以的(de)★ ↕£話(huà)，還(hái)是(shì)希望能(néng)穩步推進✘✘EUV光(guāng)刻技(jì)術(shù)的&↕(de)開(kāi)發，使用(yòng)EUV光(g→‍uāng)刻技(jì)術(shù)。

　　EUV光(guāng)源的(de)輸出功率無法提高(gāo)

　　EUV光(guāng)刻的(de)開(kāi)發無法取得(de)進展Ω€的(de)最大(dà)原因是(shì)EUV光(g>§uāng)源的(de)輸出功率不(bù)®→δγ足。EUV光(guāng)源的(de)輸✔λσ出功率如(rú)果按當初預定應該是(shì)在2010年(nián)Ω¥σ≈實現(xiàn)100kW@IF(中間(jiān™φλ>)焦點位置的(de)輸出)，2012年(nián)實現®♠>♣(xiàn)250kW@IF。但(dàn)截至2010年(ni↕€÷¶án)秋季的(de)研究水(shuǐ)準的(d↑≠‍↑e)數(shù)據(Champion Data)隻有(yǒu)20～4φ÷→0kW@IF左右，遠(yuǎn)遠(yuα>σ>ǎn)未達到(dào)當初目标。因此，從(có‌​↓βng)事(shì)EUV光(guāng)源開(kāi)發的(de)各公司計(λ♦∏jì)劃2011年(nián)力挽狂瀾，在2011§₽¥↕年(nián)內(nèi)達到(dào)目标。✔δ

　　進入2011年(nián)後，這(zhè)個(gè)計('₹ jì)劃從(cóng)最初就(jiù)遭遇了(le)挫折。2011年(niá"♦n)EUV曝光(guāng)裝置開(kāi)始配備光ε✘≈₽(guāng)源，要(yào)求的(de)是(≤"↕Ωshì)實用(yòng)水(shuǐ)平的(de)輸出功率•®♦而非研究水(shuǐ)準的(de)數(shù)據。結α 果，20～40kW@IF的(de)光(guāng)源輸出功率♣‍非但(dàn)沒有(yǒu)提高(gāo)，反而陷入了(le)停 ✔×滞甚至降低(dī)的(de)困境。之後，經過從(cóng)春到(dào)∑π↓↔秋的(de)努力，雖然逐漸提高(gāo)了(le)性能(né↓♦ λng)，但(dàn)最終輸出功率在實用(yòng)水(shuǐ)•★>φ平上(shàng)隻有(yǒu)30kW@IF左右。雖然數(shù)據從(c ←óng)研究水(shuǐ)準向實用(yòng)水(shuǐ)準進步了(leδλ★)，但(dàn)輸出功率的(de)絕對(duì)值這(zhè)一(yī)φ♦♠年(nián)裡(lǐ)幾乎沒有(yǒu σ)提高(gāo)。

　　對(duì)于如(rú)此慢(màn)的(de)速度，半導體(≈←<↔tǐ)技(jì)術(shù)人(rén)員(yu÷★>án)中有(yǒu)兩種觀點。部分(fēn)技(jì)術(shù)人(←∏€rén)員(yuán)認為(wèi)EUV光(guāng)源廠 <(chǎng)商是(shì)“喊狼來(lái)了Ωε(le)的(de)孩子(zǐ)”，還(hái)有(yǒu)的(de)π♦​技(jì)術(shù)人(rén)員(yuán)認為(wèi)，半導β£↑體(tǐ)廠(chǎng)商和(hé)曝光(guāng₩↕ ☆)裝置廠(chǎng)商向EUV光(guāng)源廠(chǎng)‌✘✔>商提出了(le)不(bù)切實際的(de)日(r₽←ì)程規劃。無論怎樣，100kW@IF的(de)實現(x>λ"↑iàn)時(shí)間(jiān)又(yòu✘↕✔ )推遲了(le)一(yī)年(nián)将至201¥$₽γ2年(nián)中期。這(zhè)意味著(zhe☆★<‍)，量産階段所需的(de)250kW@IF的(de)實δ♣✘現(xiàn)時(shí)間(jiān)會(huì)更晚。

　　從(cóng)目前的(de)EUV光(g∏↓‌uāng)源開(kāi)發情況來(lái)看(kàn)，即使今後的(∑∑ββde)開(kāi)發按照(zhào)EUV光(guāng)源廠(c≤"×←hǎng)商所說(shuō)的(de)“Best Case”推∑→≈進，能(néng)不(bù)能(néng↕≥φε)勉強趕上(shàng)2013～2014年(nián)✘•φ 開(kāi)始量産的(de)15nm産品也(yě)不(bù)一↑←(yī)定。如(rú)果今後再發生(shēng)會(hu↑φ•ì)使實現(xiàn)時(shí)間(jiān)延遲的(de​™)情況，15nm就(jiù)不(bù)用(yòng)說(sh☆δuō)了(le)，能(néng)不(bù)能(€"→néng)用(yòng)到(dào)其後的(de)12～10♣εΩ★nm也(yě)是(shì)未知(zhī)數(φ∞σ∏shù)。業(yè)內(nèi)開(kāi)始有(yǒu)人(rén)認為(σ♦¶★wèi)，“EUV光(guāng)刻的(de)實用(yòng)化(huà)時€≈↔₽(shí)間(jiān)要(yào)到(dào)2018∞≈♣年(nián)以後”。

　　實用(yòng)化(huà)時(shí)間(jiān)的(de)延¶♣ε遲又(yòu)為(wèi)EUV光(guāng)刻的(de)實用(y↓εβòng)化(huà)帶來(lái)了(le)新的(de)課題。即能(↕÷néng)夠通(tōng)過EUV光(guāng)刻解像的∑÷®(de)圖案尺寸與實用(yòng)化(huà)時(shí)所需的(de≤₽)圖案尺寸之間(jiān)出現(xiàn)了(le> )背離(lí)的(de)課題。EUV光(guāng)刻的(d≤¥→e)光(guāng)源波長(cháng)為(wèi)13.5nm。要(yàoλ‌)想支持12～10nm以後的(de)工(gōng)藝，必♦'£≈然需要(yào)各種超解像技(jì)術(sh"<ù)(RET)。但(dàn)如(rú)果導入RET，蝕刻成本上(shàn♥✔g)升的(de)問(wèn)題這(zhè)次又(yòu)會(huì)出₩ 現(xiàn)在EUV光(guāng)刻中。蝕刻技(jì)術(sh®✘ù)人(rén)員(yuán)指出，“EUV光(guāng)刻面臨≤©‌ 著(zhe)錯(cuò)過量産導入時(shí)機(jī₩∞)的(de)危險”，這(zhè)種看(kàn)法越來(lái)越有®∏(yǒu)可(kě)能(néng)出現(xiàn)。

　　英特爾在22nm工(gōng)藝中導≥₹ 入三維晶體(tǐ)管，其他(tā)公司從(cón &g)15mm工(gōng)藝開(kāi)始導入

　　2011年(nián)，半導體(tǐ)工(gōng)藝​ β×相(xiàng)關的(de)最大(dà)話(huà)題就(j≥$iù)是(shì)三維晶體(tǐ)管的(de)實用​ ✔(yòng)化(huà)。英特爾公司2011年(nián)5月(yuè)↑​≥σ宣布将采用(yòng)三維晶體(tǐ)管。該公司的(de)三維晶體(t→£ǐ)管“Tri-Gate”的(de)構造與Fin FET相(xiàng✔✘)近(jìn)，在通(tōng)道(dào)兩側和(hé)上(sh≠≈≤àng)部三個(gè)方向設置了(le)栅極電(diàn)極。将用(yò™Ω↔ng)于2011年(nián)底開(kāi)♣∑始量産的(de)22nm微(wēi)處理(lǐ)器(qì)。

　　而TSMC和(hé)GLOBALFOUN≈₩ DRIES等很(hěn)多(duō)業(yè)內(nèi)企業(≠δα∑yè)均表示将從(cóng)2014年(nián)前後開(kāi☆‌↕‌)始量産的(de)15nm工(gōng)藝開(kāi)始導入三維晶體(tǐλ'δ£)管。關于這(zhè)種差異，TSMC表示，“根據我們™♣¶₩的(de)研究結果，20nm以前利用(yòng)平面構造就(jiù)能(n☆₽éng)充分(fēn)發揮性能(néng)”。另外(wài)TSMC還(háπ£≈i)承認，如(rú)果導入三維晶體(tǐ)管，在設計(j≤&ε®ì)支持方面會(huì)産生(shēng)巨大(dà)負擔。22/20nm工♦γπ(gōng)藝利用(yòng)平面構造和(hé)三維構造α¥₽均能(néng)實現(xiàn)所需的(de)性能(n♥®αéng)，英特爾公司由于是(shì)制(zhπ©✘≤ì)造自(zì)公司的(de)芯片，設計(jì)支持負荷較輕，而TSMC和(hé)GLOBALFOUNDRIE≠$S是(shì)承包其他(tā)公司的(de)芯片制(zhì)造，設計(jì)支持比較重要(yào)。極有(y"♥ǒu)可(kě)能(néng)是(shì)這(z ™ hè)種業(yè)務形态的(de)差異使得(de)三維 ≈∑&晶體(tǐ)管的(de)導入時(shí)間(jiān)不(bφ​ù)一(yī)緻的(de)。

　　另外(wài)，将來(lái)不(bù)僅是(sβ☆hì)晶體(tǐ)管構造，其組成也(yě)會(huì)大(dà)幅發生(s‍‍"hēng)變化(huà)。為(wèi)提高(gāo)晶體(™Ωtǐ)管的(de)性能(néng)，正考慮将長(c™€háng)期以來(lái)一(yī)直使用(yòng)的↓≠♥÷(de)矽(Si)換成鍺(Ge)及III-IV族材料。通↕<(tōng)過推進這(zhè)種改良，晶體±♦(tǐ)管技(jì)術(shù)有(yǒu)望微(wēi)細化(&©huà)至8nm。