機遇與挑戰(zhàn)：

• 電子產(chǎn)品制造商需要采用功耗低、體積小，且能提供最佳性能和功能的半導體設備
• 材料工程已經(jīng)成為關(guān)鍵的促成要素
• 加強對化學品輸送系統(tǒng)的關(guān)注
• 盡管2009 年全球經(jīng)濟不景氣，至少對半導體行業(yè)而言，長期的前景仍然看好

相關(guān)數(shù)據(jù)：

• 微電子“生態(tài)系統(tǒng)”一直在迅速擴張，目前有各種各樣的設備正在開發(fā)之中
• 加強對化學品輸送系統(tǒng)的關(guān)注
• 硅半導體和 III-V 族半導體市場之間的差距正在縮小，一些一直從事硅半導體市場的制造商也對 III-V 市場產(chǎn)生了興趣

盡管當前金融業(yè)的低迷使全球的經(jīng)濟增長普遍放緩，半導體繼續(xù)獨樹一幟，在日常生活中的應用變得愈加廣泛和多樣，比如交通運輸、計算機、智能家電、電話設備、數(shù)據(jù)通信、娛樂、成像及節(jié)能等領(lǐng)域。 隨著消費性電子設備種類不斷增加，并且能夠執(zhí)行日益復雜的任務，電子產(chǎn)品制造商需要采用功耗低、體積小，且能提供最佳性能和功能的半導體設備。 可以說，設備制造商能否繼續(xù)以可接受的設備單位生產(chǎn)成本實現(xiàn)更優(yōu)良的功能和性能，材料工程已經(jīng)成為關(guān)鍵的促成要素。 材料工程領(lǐng)域有越來越多的復雜難題通過采用先進的化學材料得到解決，而這些先進化學材料之所以能夠開發(fā)成功，正是各公司匯集資源、共享材料知識和工程研發(fā)，進行廣泛協(xié)作的結(jié)果。

最近以來，眾多半導體公司開始涉足關(guān)聯(lián)市場，以尋求新的發(fā)展機會(例如，高亮度發(fā)光二極管 (HBLED)、光伏產(chǎn)品 (PV))，這也給化工行業(yè)和材料供應商帶來重大機遇。 這預示了特種化工行業(yè)有良好的長遠發(fā)展前景，而且有助于打破半導體行業(yè)傳統(tǒng)的“繁榮與蕭條”周期模式。

專為提供合適的材料解決方案而開發(fā)的化學技術(shù)(例如：先進圖膜、薄膜沉積)在電子工業(yè)及開發(fā)能夠支撐其自身快速演化的技術(shù)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

研發(fā)，加強協(xié)作是關(guān)鍵

由于經(jīng)濟低迷，半導體行業(yè)對成本審核越來越嚴格，并更加關(guān)注對整個供應鏈中擁有成本 (COO) 的控制。 本著這一精神，研發(fā)工作仍在繼續(xù)，而材料開發(fā)依然是重中之重。 確實，如果半導體行業(yè)要在降低日益上升的開發(fā)成本的條件下，解決以誘人的經(jīng)濟性生產(chǎn)出先進的設備這個具有挑戰(zhàn)性的難題的同時繼續(xù)取得發(fā)展，在整個供應鏈開展更廣泛的協(xié)作對正在進行的研發(fā)工作中至關(guān)重要。

目前，采用電子元件的智能產(chǎn)品種類繁多，其應用可以說是讓人眼花繚亂，智能產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展使得推動這些產(chǎn)品的設備“量身定制”方法應運而生。 在這種涓滴效應下，材料供應商們正在醞釀范圍更廣的材料和化工產(chǎn)品，專門為根據(jù)設計參數(shù)的要求制造各種設備量身打造。

這種考慮更加促使改變所用的材料或用于實現(xiàn)一個可行的集成解決方案的制造工藝成為首選。 設備物理性能的限制和/或所用的制造方法，例如，從 PVD 改為 CVD，再到 ALD 沉積技術(shù)，正愈加促使廠商改變材料。 當然，所有這一切都必須在平衡合理的成本收益方案的前提下完成。

半導體材料的趨勢

微電子“生態(tài)系統(tǒng)”一直在迅速擴張，目前有各種各樣的設備正在開發(fā)之中。 例如，用于手機的半導體與臺式電腦中所用的半導體不同，而“傳統(tǒng)”芯片設計目前仍在市場中占有一席之地，即便在更新型、性能更優(yōu)的芯片進入市場很久以后也依然在生產(chǎn)。 盡管這些“傳統(tǒng)”的半導體材料(例如常用的介電二氧化硅)仍然在大量應用中，但是探索新型材料和替代這些傳統(tǒng)材料的步伐和廣度正以行業(yè)內(nèi)前所未有的速度推進。 因此，材料供應商必須能夠支持多代產(chǎn)品。

從歷史上講，加強對化學品輸送系統(tǒng)的關(guān)注。 現(xiàn)在我們遇到的情況是，由于下一代設備開發(fā)的推進要求集成各種新型材料，以滿足性能標準，各代節(jié)點產(chǎn)品中所用的材料壽命縮短。 在存儲和邏輯應用的生產(chǎn)工藝中，二氧化鋁、二氧化鉿和二氧化鋯及復合硅酸鹽等材料的快速采用就是其中一例。 當我們審視沉積材料和過去幾年中，生產(chǎn) DRAM 設備時用于金屬-絕緣體-金屬 (MIM) 電容器的介電材料采用速率及后續(xù)所用的材料變化，這可能是最好的說明。 在這一方面，化工行業(yè)的先驅(qū)企業(yè)已經(jīng)迅速從為高質(zhì)量的氧化鋁 (Al2O3) 共性非晶形膜提供解決方案發(fā)展到氧化鉿 (HfO2)，再到氧化鋯 (ZrO2)。 對于在半導體設備其它功能層采用和集成新型材料，我們認為從時間上看具有相似的發(fā)展趨勢。

今年七月，在舊金山舉行的 Semicon West 展會上，我們針對硅半導體基底的化學氣相沉積 (CVD) 和原子層沉積 (ALD) 工藝公開了新的材料發(fā)展規(guī)劃。 規(guī)劃(圖 1 )概述了當前及未來先進的存儲和邏輯設備的發(fā)展道路，包括阻擋層、互連、介電材料和金屬，我們預期逐步推出，直至 2014 年完成。
當前的經(jīng)濟環(huán)境使得對制造成本因素的審核比平常要嚴格得多。 每個因素都從其總擁有成本 (CoO) 角度進行考慮。 正如所預期的那樣，這包括了由電子化學品供應商提供的生產(chǎn)耗材。 考慮 CoO 的其中一個關(guān)鍵是材料，適當時，還包括用合適的輸送系統(tǒng)輸送材料(例如液體或蒸汽)的必要形式。 在考慮總擁有成本 (CoO) 時，輸送系統(tǒng)是一個關(guān)鍵因素，因為它可能會顯著減少工具的停機時間，確保更高的資產(chǎn)利用率，使各個流程能夠滿負荷運行，不出現(xiàn)停工情況，從而優(yōu)化工藝效率，并在不影響性能水平的前提下降低運營成本。 從這方面講，SAFC Hitech 最新的蒸汽輸送系統(tǒng) EpiVapor 可與我們現(xiàn)有的 Epifill 液體輸送系統(tǒng)互補，這兩個系統(tǒng)都是針對降低擁有成本 (CoO) 的需要而設計，可向沉積室不間斷地供應先驅(qū)體，從而盡量減少設備停機時間。 選擇使用什么輸送系統(tǒng)取決于裝置的工藝化學要求。

光伏產(chǎn)品和 LED 的興盛： III-V 族半導體和硅半導體的大規(guī)模生產(chǎn)會融合嗎?

隨著全球?qū)δ茉吹男枨笕找娉^供應能力并且能源成本日益增加，解決能源供需之間的缺口給半導體設備制造商和材料供應商們帶來不少機遇。 解決問題的重點放在節(jié)能和開發(fā)可再生、可持續(xù)的能源上。

為了既能利用它們的專業(yè)技術(shù)探索新的增長點，又能在它們的傳統(tǒng)核心重點之外發(fā)揮重要影響，硅半導體制造商和設備提供商正在節(jié)能照明和光伏電池或模塊領(lǐng)域中尋找機會。 最近人們對用于照明應用的高亮度發(fā)光二極管 (HBLED) 的興趣激增，這為各硅半導體制造商開創(chuàng)了巨大的商機，甚至到了讓人覺得從事硅設備和化合物半導體設備制造的公司之間歷史界限已經(jīng)“模糊”的地步。 由于預期各種應用中的設備無論是壽命還是效率上都會有顯著的改善，目前 HBLED 的制造正在大幅增長。 盡管最近HBLED 制造增長的主因是為了以 HBLED 替代 LCD 中的背板式冷陰極熒光燈 (CCFL) 照明，這種替代白熾燈和其它傳統(tǒng)燈具技術(shù)的常規(guī)照明技術(shù)的應用和采用正在加速發(fā)展到一個大規(guī)模采用的階段。
隨著這些巨大商機的出現(xiàn)，我們注意到硅半導體和 III-V 族半導體市場之間的差距正在縮小，一些一直從事硅半導體市場的制造商也對 III-V 市場產(chǎn)生了興趣。 幾家硅半導體制造商已經(jīng)公開宣布他們正在調(diào)查商機，或者已經(jīng)著手制定生產(chǎn) HBLED 和/或光伏模塊的計劃。 例如，三星集團最近宣布組建一個新的事業(yè)部“三星 LED”，專門從事 HBLED 的制造，而 TSMC 正在考慮進入光伏制造領(lǐng)域，為此正在對其部分生產(chǎn)空間進行改造。 Micron 也在考慮光伏電池和 HBLED 節(jié)能照明的生產(chǎn)(圖3)。
這些公司對 HBLED 和光伏電池生產(chǎn)表現(xiàn)出如此濃厚的興趣意味著需要在全球范圍內(nèi)展開極大規(guī)模的生產(chǎn)，以發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟的優(yōu)勢，從而能夠滿足單位設備或單位電池成本的目標，以及滿足預計的需求。 通過大規(guī)模精益生產(chǎn)和對總擁有成本的良好理解推動規(guī)模經(jīng)濟，在這兩個方面，大型硅半導體制造商都有著豐富的經(jīng)驗。 相比而言，到目前為止，化合物半導體市場尚沒有這種水平的大規(guī)模生產(chǎn)要求。

向前發(fā)展所面臨的主要挑戰(zhàn)在于各公司如何將它們在硅設備大規(guī)模生產(chǎn)上的經(jīng)驗轉(zhuǎn)移到 III-V 設備的大批量生產(chǎn)，以滿足預計的 LED 繁榮的需求。 硅半導體制造商如何設法將他們的大規(guī)模生產(chǎn)專門技術(shù)轉(zhuǎn)移到 HBLED 化合物半導體設備的大批量生產(chǎn)上，以及為了確保成功需要根據(jù)大批量生產(chǎn)的需要采用和擴充哪些方面的制造知識，應該是非常有趣的話題。 這一點特別有意思，因為與生產(chǎn)設施有關(guān)的專門技術(shù)及設備產(chǎn)量高的“傳統(tǒng)”硅半導體公司原來喜歡的生產(chǎn)方法不同于 III-V 市場當前采用的以及生產(chǎn)這些專用設備之間的細微差別。

除照明領(lǐng)域外，材料供應商還有其它重大機遇，而化學是創(chuàng)新周期的關(guān)鍵促成因素之一。 隨著世界范圍內(nèi)能源供需矛盾的日益加劇，能源解決方案的創(chuàng)新變得非常重要。 對可持續(xù)和可再生發(fā)電的期望已經(jīng)使光伏行業(yè)成為提供可滿足未來能源需要的解決方案的有力競爭者。 然而，降低成本和提高性能都需要在技術(shù)改進，材料創(chuàng)新應該能推動設備性能在諸如能源轉(zhuǎn)換效率和模塊壽命等關(guān)鍵方面的改善。 而且，光伏發(fā)電是周期性的，這使解決現(xiàn)有的供需矛盾問題變得更加嚴峻。 由于這一問題，有必要具備相應水平的能量儲存能力，將活躍時段發(fā)的電儲存起來，以備不時之需，這也為另一個材料領(lǐng)域創(chuàng)造了機遇。

除了現(xiàn)有公司尋找開拓新的市場外，光伏、照明和能源市場都已經(jīng)吸引了大量的創(chuàng)業(yè)企業(yè)和新市場進入者紛紛擁入，都想從中分一杯羹。 這就給化學品提供商和那些其傳統(tǒng)擅長領(lǐng)域為半導體的公司帶來更多的機遇。

結(jié)論

盡管2009 年全球經(jīng)濟不景氣，至少對半導體行業(yè)而言，長期的前景仍然看好。 化學領(lǐng)域的開發(fā)工作仍在繼續(xù)，這將為推出下一代電子產(chǎn)品打下基礎。 隨著設備尺寸越來越小，而性能和功能越來越佳，化學工業(yè)在電子產(chǎn)品革命中仍然起著舉足輕重的作用，行業(yè)衰退的可能性極小。 而且，隨著對能源和環(huán)境關(guān)注度的提高，電子產(chǎn)品制造商面臨的重大商機將繼續(xù)涌現(xiàn)，可以擴大到新的領(lǐng)域。 由于各公司尋求分攤開發(fā)成本和推出創(chuàng)新的解決方案，整個供應鏈的協(xié)作水平將繼續(xù)提高。 此外，對擁有成本 (CoO) 的關(guān)注也將在整個電子行業(yè)發(fā)揮著日益重要的作用，并且這種關(guān)注度將來肯定會加強。 在這種新的模式中，機遇大量存在，通過進一步關(guān)注多學科協(xié)作和化工領(lǐng)域，繼續(xù)推動創(chuàng)新，創(chuàng)造美好的未來。