2020/3/31 13:34:34
来源：泛林集团
物联网和汽车市场汇集了各种各样的技术节点所制造的设备。利用300mm晶圆制造的先进工艺升级200mm的设备，对于快速提高产量、扩大产能具有性价比较高的优势。
电子器件行业已经不再受制于诸如个人电脑、服务器甚至移动电话和平板电脑等计算机应用的销售。泛林集团及我们的客户都看到了各种市场共同作用下带来的发展。云储存、机器学习或人工智能(AI)、虚拟现实(VR)和增强现实(AR)、机器人技术、医学与汽车，包括自动驾驶汽车的出现都是行业进步的关键应用推动因素。法国市场调研公司Yole Développement预计，到2035年，超过50%的汽车都将具有三级自动驾驶功能。这意味着司机不必再一直看着路，汽车自己就能行驶。
物联网是联结众多不同细分市场的纽带。IHS预测，物联网下的联网设备数量将继续保持增长，到2020年市场规模将达到300亿美元。
对IC销售的影响
人们以往在谈论物联网时更多是在说传感器，传感器确实是不可或缺的，然而除此之外，物联网还涉及信号传输和智能运算。它需要微控制器、电源管理集成电路(IC)以及模拟和混合信号芯片。通信系统需要有射频(RF)和微机电系统(MEMS)设备以及光电集成电路。用于信息处理的数据中心需要更强大的逻辑、更多的内存和储存空间以及更先进的硅光子学。
图1：物联网不仅仅涉及传感器。它还涉及传感、通信技术和计算集成电路，用于支持无缝用户体验。
未来，能够实现完全自动驾驶的五级自动驾驶汽车将不仅仅依赖于先进的传感器，其本质上将是一台装有轮子的具有自我意识的服务器。
IC Insights最近发布的McClean Report揭示了集成电路及其制造的潜在重要性。报告指出物联网和汽车集成电路终端用户市场将是2017-2022年间增长最快的领域，复合年增长率均达到13%以上。两个市场仅在2017年一年就分别创造了209亿美元和280亿美元的集成电路销售额。
技术融合
物联网和自动驾驶汽车领域对设备的整合不仅仅是传感或机器对机器通信，而是各种各样的技术融合。迈向网络社会或物联网基础设施的过程实际上是将原材料和技术节点涉及的各种制造工艺以新奇的方式结合起来。
这种结合例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺与逻辑，双极CMOS (BiCMOS)或双扩散MOS (DMOS)与电源管理集成电路，DRAM与内存，3D NAND与存储，碳化硅(SiC)等宽带隙半导体器件，MOSFET、氮化镓(GaN) HEMT压电体材料(PZT、氮化铝及钪掺杂氮化铝等)与射频滤波器及MEMS传感器，硅锗(SiGe)与射频集成电路。目前我们主要市场的设备的特征尺寸上至180nm，下至28nm，其生产设备既有处理200mm晶圆的传统设备也有处理300mm晶圆的新型设备。
共同的挑战
晶圆厂面临着维持刻蚀深度和控制临界尺寸(CD)均匀性的挑战。刻蚀的几何变化或倾角都会对产品良率有很大影响。这些问题必须通过前沿技术节点来解决。对于300mm晶圆，视单个晶片大小的不同，外层8mm边缘大概含有10%的单个晶片，外层2mm含有3%的单个晶片，因此位于边缘的晶片对整体生产率有重要影响。
也因此，刻蚀过程中材料、温度与电场的边缘不连续性都对产品良率有显著影响（图2）。
图2：不论晶圆厂采用200mm还是300mm的晶圆生产线，其中的物理原理是一样的。
在前沿技术领域，晶圆的不连续性会影响CMOS的大部分性能。同样地，刻蚀深度控制、CD控制和几何控制的倾角也会影响最新一代MEMS、电源和模拟器件。其原因就是这些问题背后的物理原理是一样的。因此，如果我们能从前沿技术节点解决相关的物理挑战，我们就能从中汲取经验并应用到其他实践中。
200mm领先解决方案
除了技术挑战之外，晶圆厂还面临着以适当成本构建产能的挑战。现有的晶圆厂可以以远远低于在最先进技术节点上添加设备的价格来满足物联网和汽车市场的需求。
以泛林集团Versys® Kiyo45 ™刻蚀设备为例，它将先进的300mm圆刻蚀技术经验应用于200mm晶圆的刻蚀，从而提高可重复性，减少缺陷，提升了晶圆间的一致性并提高了产量。同样，泛林集团的VECTOR® PECVD系统如今已经在关键的300mm晶圆等离子体增强化学气相沉积(PECVD)应用中获得了市场份额，但其最初并不是作为200mm工具引入。然而，该系统在300mm晶圆的成功应用进一步提升了客户群体的兴趣，并应用于200mm晶圆。自2018年推出以来，该产品200mm版本已成为桥接工具。
将领先技术应用于200mm晶圆带来的回报还不止于此。电力、混合信号应用、MEMS、CMOS图像传感器甚至某些封装应用，例如系统级封装(SiP)，都受益于最新一代200mm晶圆深硅刻蚀(DSiE)工艺模块，该工艺模块结合了Versys® Kiyo45™刻蚀设备和Syndion® TSV刻蚀工具在300mm晶圆刻蚀方面的功能（图3）。
图3：将300mm晶圆制造经验应用于200mm晶圆制造大幅提升了灵活性
经过检验的升级策略
目前在这一领域有着数千台200mm Alliance®晶圆制造设备，其中很多设备已有超过10年的历史。而这些设备仍在行业内有大量应用，Reliant系列产品仍在持续推出全新和升级版本以支持我们的客户。客户也可以基于泛林集团2300平台的先进控制系统和软件架构升级旧的Alliance®设备。这一Alliance® C升级还可以突破一些设备原始设计目的的限制。
图4：通过基于旧工具的升级方案，泛林大大提高了客户收益。
仅仅通过升级控制系统架构和软件，Alliance C升级就可以改善设备的定时和可重复性。在客户的一处现场，它使腔室间临界尺寸标准偏差实现了46%的改善，处理能力指数(CPK)从2.3提高到了4.5。
Alliance C升级还支持其他升级，例如总体生产量的优化(TPO)，自动预防性维护(AutoPM)和湿法清洁优化(WCO)。每当工艺组合发生更改或工具被重新调整用途时，TPO软件算法都会分析和优化设置以提高工具性能。AutoPM运行脚本来自动执行大量手动事件，并有系统地、可重复地使该工具重新联机，从而将工程资源释放在其他系统上工作。WCO功能是软件指导的清洁指南，可以针对特定工具套组进行定制，并设置为客户的本地语言。在客户现场，它减少了工作时间以及计划外清洁
满足未来的应用需求
泛林集团在300mm晶圆制造方面积累了丰富的技术经验，生产了各种满足特定需求的产品，包括用于压电材料和宽带隙材料、高性能深硅刻蚀应用的产品。然而，物联网与汽车市场的快速发展推动了扩展200mm晶圆产能的需求，而且通常是在大于28nm的节点。
面对目前的行业挑战，泛林集团正在利用300mm晶圆制造设备方面的先进技术，升级现有200mm生产线的硬件和软件，以提供成本合适的解决方案。
声明：本网站部分文章转载自网络，转发仅为更大范围传播。 转载文章版权归原作者所有，如有异议，请联系我们修改或删除。联系邮箱：viviz@actintl.com.hk， 电话：0755-25988573
