美国半导体协会副总裁解读国际技术路线图

创新与变革是集成电路产业发展的主旋律。集成电路产业发展到今天，不断表现出新的趋势和特征：一方面继续专注于CMOS技术，沿着摩尔定律前进(moreMoore’s)；另一方面，产品多功能化(morethanMoore’s)趋势日益明显。国际半导体技术路线图(ITRS)是被业界广泛认同的对未来15年内半导体研发需求的最佳预测。在国际金融危机冲击半导体产业、半导体技术变化更加迅速、产业竞争更加激烈的状况下，ITRS会对半导体产业的未来做出怎样的指导和预测？在日前举办的ICCHINA2009期间，中国半导体行业协会特别邀请美国半导体协会副总裁PushkarApte先生，就国际半导体技术路线图与中国半导体领域的顶级专家进行了深入交流和探讨。《中国电子报》记者以中国专家提问、PushkarApte回答的形式对此内容进行加工整理，并在《中国电子报》发表，希望对业内人士和广大读者有所裨益。

ITRS描述多领域新器件450mm技术关键是经济可行性

问：在ITRS(国际半导体技术路线图)组织看来，到2020年，除了CMOS(互补型金属氧化物半导体)之外，半导体元器件还会有哪些新的结构？你最看好哪种元器件的发展前景？

答：在ITRS的文件中有专门的章节，探讨未来的元器件类型，并对新型元器件进行了描述。在这个章节中，有很多候选的元器件，它们采用不同的材料或结构。例如，石墨纳米带器件、碳纳米管器件、自旋器件和量子器件等。我想这些器件是比较有潜力的，将被应用到不同的领域。但究竟哪一种元器件有光明的未来，哪一个行业会对哪一类元器件更感兴趣，还有很多不确定性。要想发挥这些新型元器件的潜力，还需要在科研方面投入更大的力量。

我们当前的技术路线图，也就是对2020年之前的技术展望，还主要集中在CMOS技术上。对于CMOS之外的新型元器件结构，目前还没有制定路线图。在2020年之后，我们会不会制定一个针对新器件的技术路线图，现在还不得而知。事实上，即便是针对CMOS技术，我们的技术路线图也不可能百分之百地进行精确的预测。

问：你认为半导体市场的下一个杀手级应用是什么？与此同时，在CPU(中央处理器)、存储器、FPGA(现场可编程门阵列)、RF(射频)等产品中，哪种产品更具市场前景？此外，从工艺角度来讲，你认为下一个技术突破点是什么？

答：就应用而言，目前我们看到医疗电子和汽车电子具有较大的增长潜力，应该是全球半导体产业新的增长点。当然，也可能有一些我们暂时没有预测到的应用会突然出现。半导体市场的发展在很大程度上是受终端应用驱动的。例如，个人计算机的普及推动了CPU和存储器市场的扩张；手机的普及使MCU(微控制器)、DSP(数字信号处理器)、电源管理芯片和ADC(模数转换器)市场得到迅速增长。至于新的工艺，我认为SOI(绝缘体上硅)、ChannelRe-placement(沟道替换)等新技术将来会取得突破性进展。从材料方面看，并不是每一个公司都采用高K金属栅材料。因此，各公司在材料方面也会有新的选择和新的突破。

问：现在半导体工艺越来越复杂，在IC设计尤其是Layout(版图平面)设计过程中就必须考虑制造中可能出现的问题，DFM(可制造性设计)的概念就是为了解决这些问题而被提出来的。请问在技术路线图中，是否对DFM作了相关规定？

答：ITRS所讨论的都是商业运营前的技术。尽管ITRS讨论过DFM的话题，但这种讨论并不很详细，因为一些公司在这个领域里有知识产权(IPR)。DFM技术涉及一些IC设计和制造企业的专有技术，部分企业目前还不愿意公开其专有技术或流程。对于这些专有技术中尚未公开的部分，我们的技术路线图自然无法涉及，也就无法分享出来。

问：450mm晶圆工艺是业界一个有争议的话题。450mm晶圆工艺所采用的光刻、干法刻蚀、湿法刻蚀以及清洗设备都需要更换，投资巨大。你认为450mm晶圆工艺的前景如何？在技术上将面临哪些挑战？

答：在过去几年里，半导体业界在450mm工艺领域的研发已经开始活跃起来。根据我们的路线图，450mm晶圆工艺将在2014年到2016年之间推出。晶圆尺寸的增大虽然可能并不会降低产业的整体成本(TCO)，但肯定有利于降低芯片的制作成本。另外，如果450mm晶圆生产线的生产力能够得到提高，那么300mm晶圆生产线也将受益匪浅。因为450mm晶圆生产线所采用的新工艺也可以在300mm晶圆生产线上应用。

从300mm升级到450mm的过程中，确实有很多棘手的技术问题需要解决，有很多方面需要改善。从物理方面来看，晶圆变大并变重了，运输方面要面临新问题，工程方面也面临很多新问题。美国的半导体制造联合会正在这方面采取行动。从技术和工艺方面来看，在光刻、干法刻蚀、湿法刻蚀、清洗工序以及硅片均匀性方面都会有难题。目前这些问题还没有得到很好的解决，但这些问题的解决都不涉及科学理论，而是可以通过工程技术来解决。我们业内有很多杰出的工程师，我们相信他们最终能够解决这些难题。当然他们要花多长时间来解决，我不能预测。因此，我认为450mm晶圆生产是否可行，在很大程度上不是一个技术问题，而是一个经济问题。那些认为450mm晶圆生产线在经济上可行的企业，自然会去推动这一技术走向商用。