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未来向300mm技术迈进
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Chips on Monster Wafers
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差不多每过10年，半导体产业界就会经历一场全面的革新，整个产业的就会改变。现在这个行业就处于这样一个革新之中，而此次革新的规模将是空前的。其标志就是这种巨大的圆片
就是那种闪闪发光，可以分割成多个小芯片的大盘片。如果用于制作存储芯片，一个这样的盘片就能存下大约5000部《大英百科全书》；或者说它可以满足一整台超级计算机的需要。目前，有几家芯片制造商每天都要生产数千片这种大圆片。
这种大圆片直径为300mm（12英寸），看上去比以前的200mm（8英寸）圆片大不了多少。但是要注意，直径上大50％就意味着其可于切割成小芯片的面积是原来的2.25倍，而其制造费用却只增加了20％。这一点会影响到所有依赖硅晶片的设备，使其价格在今后数年内持续不断地下降。
而300mm圆片的深远影响却是在该行业的全球平衡上，它会让这个行业重新洗牌。除去最大的几家制造商，其他公司最好准备实施"无工厂"策略，以避免残酷的制造竞争。可生产300mm圆片的工厂的投资，一般都高达25亿美元－－其中更有一些达到了35亿美元。这样高的投资，业界也只有少数几家公司承担得起。而这样的巨型工厂，如果年销售额达不到60亿美元，就只能亏本。
尽管目前行业形势欠佳，还有是多家公司准备进行投资。到今年年底，将有15家此类巨型工厂投入运营，其中包括英特尔的2家、IBM和Infineon各1家，其他的都属于亚洲的合约制造商。而明年，还将有另外8家加入战团，而到2007年，将有40家此类工厂投产，整体生产能力将达每月57.5万片大圆片。据我国台积电主席张忠谋分析，这个产量将是到时需求的两倍，所以一场血战不可避免。市场分析家、VLSI
Research总裁，丹·哈切森预测说："这场变革绝对不会是彬彬有礼的，它将是法国革命式的。"
考虑到这种残酷的局面，许多保守的公司都决心与300mm的圆片拉开距离。对于像Agere（以前的朗讯微电子部）、富士通和东芝这样的公司来说，这个赌注太大了。在2000年－－史上芯片销售最好的年份里，也只有10家公司的销售额达到了60亿美元的规模。摩托罗拉当年也有60亿美元的水平，但去年就降到了50亿美元。
因此，业内大多数老牌公司都不得不去寻找其他的商业模式。在保守势力中，只有英特尔、IBM、TI和三星有自己的300mm工厂。其他公司要么是合资建厂，要么就把自己50％的产品都押到了合约生产上。有些胆小的公司甚至开始打定主意再也不建自己的工厂了。
由于我国台湾地区在芯片合约生产上的绝对优势，它现在正在成为一个大赢家。根据硅谷一家行业协会SEMI（国际半导体设备与材料协会）的统计，去年这个岛上的工厂生产了全球1/5的圆片。而台积电的张忠谋更是预计到2010年，全球40％的圆片都将在我国台湾地区生产。看到了我国台湾地区的成功，祖国内地、马来西亚以及新加坡都想模仿这种模式。正在规划建设中的工厂共有15座，其中有5座拥有300mm能力的巨型工厂都将从事合约生产。因此，SEMI预计到2010年，全球一半以上的芯片都将在东南亚生产。
由于200mm的工厂仍将在下一个十年中继续生产，他们还将继续获得一些收入。但一旦它们的市场大到足以对300mm工厂产生吸引力，"乒！游戏结束。"市场研究公司IC
Insight副总裁特雷弗·扬斯说，"很简单，200mm的工厂在价格上毫无竞争力。"考虑到建设300mm工厂对这些公司来说很不现实，扬斯补充说："唯一现实的选择是走向无工厂化
把所有的生产都外包出去。"
另外，200mm的工厂将越来越多地被限制在低利润的生产技术上。这可能得归罪于经济的低迷。由于芯片销售情况不好，设备制造商们也不可能投入太多的资金，以开发既可用于200mm、又可用于300mm圆片的设备，来印制今后更细的电路。TI公司圆片制造部门主管拉里·托尔森说："大多数制造商都会选择支持300mm圆片。"
至少还有一段时间，200mm生产厂还能买到新的装备。但在今后的几年中，要想生产最先进的芯片，他们必须对自己的线路进行改造，从130nm提升到90nm，那将只有人头发的千分之一。这样，单个的晶片尺寸将缩小，而一个圆片上将能切出更多的小芯片，然后晶片的价格将进一步下降。
但在今后的10年里，这些200mm的工厂将会跟不上最先进的技术发展，也不能再为最复杂的产品提供芯片。因为大约到2005年，线路的宽度将缩小到只有65nm；而在这个10年结束前，这个尺寸将是45nm。随着线宽变小，将会出现像针头那么小的芯片，而其计算能力将比目前最新的英特尔奔腾4处理器还要强大；而在指甲盖大小的芯片里将有上10亿个晶体管。这些芯片还将非常便宜，因为一个300mm的圆片就能切割出数千个这样的芯片。此时将出现各种新的应用，即使在每个圆珠笔头上集成一个声控手机也是完全经济可行的。
由于一块芯片中就能含有如此多的晶体管，设计人员就能只用一块芯片制作出各种各样的电子小玩意。广受吹捧的"系统级芯片"也将最终得到实现。但也有坏消息：那些生产辅助芯片－－比如加速图像处理以及控制周边设备的芯片等
的公司将不得不寻找新的赢利计划。这些公司包括大多数老牌的中等规模的公司，像Cypress半导体、仙童、国半以及Siliconix。
系统级芯片的出现也将加?quot;无工厂化"的进程。去年，有4家没有生产厂的公司创造了10亿美元以上的销售额，领头羊就是高通公司，销售额高达12.4亿美元。合约制造的出现直接提出了是否拥有工厂的问题："大多数情况下，如果没有工厂，你的财政状况会更好。"
但是直到现在，很少有公司乐意放弃自己的生产厂，对那些历史悠久的公司来说，没有生产厂的半导体公司总是有点奇怪。AMD公司的创始人桑德斯从上世纪80年代起就常说："真正的公司都有工厂。"
但甚至在今年早些时候桑德斯作为CEO开始走下坡路之前，他就开始重新考虑自己的定位。他的新名言基本上是："真正的公司的都有合作生产伙伴?quot;这在那些已经被排除出300mm圆片市场外的公司来说，是一种必然的姿态。建造工厂的成本不断提高，引发了经济上的"结构性变革"。
为了同业界领袖英特尔竞争，AMD必须接受300mm圆片技术。因此，AMD已经于今年同台湾的UMC集团（台联电）以及德国的Infineon公司（以前是西门子公司的半导体部）结成合作伙伴。VLSI
Research公司的哈切森认为AMD选对了伙伴。他认为Infineon是"在向300mm技术转化过程中做的最多的公司"，它接触这种技术的历史可以追溯到1998年。现在，Infineon和AMD都在努力用自己的设计能力和生产技术来交换UMC建在新加坡的两家工厂中50％的份额。第一家合资工厂
UMCi将于明年初建成；与这家工厂紧邻，是AMD和UMC合作的产物 AU，即这两家公司的开头字母，它将于2005年建成。这三家公司将在生产工艺和研发上进行充分合作。
摩托罗拉、菲利浦、STMicroelectronics以及台湾半导体公司之间也有类似的协议，它们建在法国Crolles的300mm工厂在今年年初就已开始出产这种大圆片了。摩托罗拉公司的斯拉帕克最近提出了"轻量资产"的策略，他说："我们不会拿出收入的20％进行投资，这个比例将只有10％。"
实际上，合作正在成为这个行业的一种趋势，因为制造下一代芯片的每一个方面都极其复杂，一家公司已经不能应付。目前，研发并细化线宽小于90nm的芯片设计方法和生产工艺需要数亿美元的资金，索尼－IBM－东芝联合体合作开发的索尼下一代PlayStation主芯片就需要这样的资金支持。面对这样大规模的资金投入，大多数公司都开始放弃专有的企图，转而进行合作以共同承担巨额投资。
还没有找到向300mm技术转移方法的芯片制造商们也意识到了它们面临的危险。日本就是一个例子。上世纪70年代和80年代，日本公司给他们的欧美对手以沉重的打击。到1986年，日本已经成为全球领先的芯片生产国。但在此之后，日本人在从150mm向200mm圆片进军的过程中投资缓慢。看到这个机会，美国、欧洲以及韩国厂商迅速跃进到200mm技术。到1996年，美国重新夺回了领先地位，三星电子也突然成了全球最大的商业内存供应商，欧洲半导体产业也重新夺回了自己失去的市场份额。直至今日，提到芯片的时候，日本人仍然抬不起头来。VLSI的哈切森很明白地说："这就是圆片尺寸的作用。"
是否向300mm技术跃进是一个极其重要的抉择。忽略这一技术的公司将很难在2005年后还作为主要生产商存在。向这一技术投资的公司则会发现其获利时间甚至会更长。对大多数选择了"无工厂"策略的公司来说，他们更容易感受到所有这些变化。
(齐)
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