Twijfels over haalbaarheid van 450mm-waferproductie

Er zijn negatieve geluiden te horen over de haalbaarheid van de productie van chips met hulp van 450mm-wafers. De internationale roadmap voor halfgeleidertechnologie stelt als doel dat apparaten als waferscanners ergens tussen 2012 en 2014 met de grotere plakken silicium om moeten kunnen gaan. Onder andere Intel zou rond die tijd erg graag willen overstappen van de huidige 300mm-wafers naar de grotere varianten, want de productie van chips wordt over het algemeen nu eenmaal goedkoper naar mate men er meer uit een wafer kan zagen. Onderzoekers van VLSI denken echter dat de huidige roadmaps (veel) te optimistisch zijn, en vooral niet voldoende rekening houden met de ontwikkelkosten van de apparatuur die nodig is om met grotere wafers om te gaan.

Er is de laatste zeven jaar enorm geïnvesteerd in 300mm-apparatuur, en dat geld is nog lang niet allemaal terugverdiend. Er zijn zelfs al een hoop bedrijven die de overstap naar 300mm niet eens kunnen betalen. Als de ontwikkeling van nieuwe 450mm-tools twee keer zo duur wordt als het ontwerpen van de huidige generatie zouden de kosten voor veel bedrijven al een serieus probleem vormen, maar de trendlijn ziet er nog veel erger uit: Feit is dat er maar liefst negen keer zoveel dollars in de overstap van 200mm naar 300mm zijn gepompt dan er voor de vorige transitie van 150mm naar 200mm nodig waren. Als dat zo doorgaat dan zou de volgende generatie ruim honderd miljard dollar kunnen gaan kosten, en de analisten geloven niet dat de industrie het zich kan veroorloven om een dergelijke bedrag te investeren.

Risto Puhakka, directeur van VLSI, denkt dat 450mm-productie minstens een aantal jaar uitgesteld zal worden, maar schat zelf dat het wel 2020 tot 2025 kan worden voor men er klaar voor is. Zelfs bedrijven die nu al samenwerken met anderen om de kosten te spreiden willen voorlopig nog niet aan 450mm-wafers denken. Intel riep vorig jaar al dat het tijd was om te beginnen met de ontwikkeling, maar is zelf dan ook een van de weinigen die het zich kan veroorloven.

Reacties (26)

[Verwijderd]

Productie op 200MM wafers piekt nu pas !
300mm produktie i in volle ramp-up en zal over een aantal jaar op zijn piek zijn.

Ik heb een aantal jaren gewerkt in de halfgeleider industrie in de aanloop van de 300mm wafer productie ('97, 98'). Wat toen naast de problemen met uniformiteiten en partikels vooral parten speelde was de technology shrink die ook nog eens gedaan moest worden. (van 180nm naar 150nm naar 130nm etc). Een dubbele roadmap eigenlijk.

Als men met de 450nm nou "normale" productie zou gaan doen (130Nm, 90Nm) dan denk ik dat deze plakgroote resultaat zou opleveren.(let wel, de grote spelers, Intel NEC, Toshiba, IBM etc). Als men wederom de fout maakt ook een technologieshrink erbovenop te doen dan weet ik bijna wel zeker dat de kosten voor halfgeleider apparatuur te hoog gaan worden.

Ik heb de processtress inmiddels achter me gelaten...

[Daos]

VLSI staat meestal voor Very-Large-Scale Integration. Dat is geen bedrijf, maar een geintegreerde schakeling met volgens mij >10000 transistors (Tegenwoordig klein, maar toen de naam bedacht werd was dat groot)

Ik kan de bron niet lezen. (Chello is heel brak. Kan niet eens op GOT )

[Blue2k]

Ik denk dat je andersom moet redeneren. Als ze ze vierkant hadden gehouden waren ze nu nog kleiner. Haal de rondingen maar eens weg, het vierkant dat je dan overhoudt heeft een stuk minder capaciteit als deze ronde schijf. Lijkt mij dan weet het ook niet zeker.

[Verwijderd]

Dat ze rond zijn, is een gevolg van de manier waarop wafers gemaakt worden: door een seed langzaam ronddraaiend omhoog te trekken uit een bak met vloeibaar silicium.

Zie ook http://www.processpecialties.com/siliconp.htm

[Verwijderd]

Wat ik raar vind is dat die wafers nog steeds rond zijn, kijk eens naar dat plaatje en zie hoeveel stukjes "doorgezaagd" zijn. Zou het niet effectiever zijn als ze eerst iets uitvinden waarmee ze die wafers vierkant of rechthoekig kunnen maken?

[Wouter Tinus]

Een ronde wafer heeft een voordeel dat makkelijk tien keer zwaarder meeweegt dan die paar halve chips die men nu weg moet gooien; ze kunnen makkelijk snel en stabiel rondgedraaid worden. Tijdens de productie van een processor worden er honderden lagen chemicaliën op aangebracht en (deels) weggehaald, en die lagen moeten overal precies even dik zijn. Door snel rond te draaien terwijl een laag wordt aangebracht krijg je snel een redelijk gelijkmatige verdeling. Een vierkante wafer zou wat dat betreft veel moeilijker te hanteren zijn (geen gelijkmatige vorm, trillingen) en dus lagere yields opleveren. Bovendien groeien die kristallen van nature gewoon in een ronde vorm. Als je ze per se vierkant zou willen maken zou je er gewoon voor ze de machine ingaan een vierkant uit moeten zagen, en dat is net zo goed verspilling .

[n4m3l355]

daarnaast nog eens in gedachte te nemen dat chips kleiner en kleiner worden is het aantal chips dat in de rand valt wel steeds groter maar juist doordat de afmetingen steeds kleiner worde is het totale verlies ook steeds kleiner. aangezien het steeds meer een gelijke richting coeffecient benaderd.
maw... grotere wafers & kleinere chips geeft extra lage verliezen. echter alleen al kleinere chips is al een stap in lagere verliezen qua 'knipwerk'.
ik denk dat Intel dit dan ook juist doet om extra druk te blijven voeren. ja amd besteed chips uit om te produceren en produceert zelf maar als ze niet mee kunnen blijven lopen met Intel geraken ze wel achter. misschien niet op technologisch vlak qua chips zelf maar dan wel op productie. Tevens erbij in gedachte te nemen dat intel meer fabrieken heeft en dus ook een hoger aantal fabrieken af kan schrijven en nieuwe kan bijbouwen, en meer kapitaal heeft om zoiets door te pushen staan ze in een erg sterke positie. Maar dan 2012... wie weet waar Intel staat tov Amd over een kleine 7 jaar. 2 jaar geleden konden we er nog niet eens over nadenken dat amd gelijkwaardige producten kon maken laat staan superieur voor het moment zijn.

[phsdv]

Kleine correctie, de chips worden niet kleiner... De transistoren en de onderligende verbindingen worden wel steeds kleiner. Maar doordat steeds meer functionaliteit toegevoegd wordt blijft de opervlak van de gemiddelde chips het zelfde. Volgens mij is de eerste Pentium1 ongeveer even groot als de eertse Pentium4, namelijk 130mm2. Terwijl de P4 toch heel veel meer transistoren heeft!

[TD-er]

Bij de productie van Wafers kun je ze alleen maar rond maken, of je moet er meteen een paar flinke stukken afsnijden.
De wafers groeien namelijk tijdens de productie. Ze beginnen met een cylinder die dan langzaam een grotere diameter krijgt doordat ze er silicium op dampen (of wat voor proces ze dan ook maar gebruiken)
Zo krijg je dus een ronde cylinder die ze dan in plakjes snijden en dat zijn dan de wafers.

[martijnvanegdom]

Ik denk dat het te maken heeft met het feit dat een cirkel oneidig symentrisch is,

vierkant lezen zijn sowiezo een probleem omdat het licht dan niet over gelijkmatisch door gelaten word.

hetzelfde geld dat als je bijvoorbeeld water zou laten lopen over een vierkant dat dan niet alle hoeken evenzeer gelijkmatig berijkt worden,

hetzelfde kan ook wel gelden met de warmte die exact nauwkeurig verdeeld moet worden

[catfish]

lijkt mij moeilijk om alle redenen die hierboven staan, het lijkt mij slimmer op de chips bv 6-hoekig te maken, een honingraat structuur pas namelijk vrij efficient in een cirkel

vroeger was dit moeilijk, maar sinds ze nu ook tansistors onder hoeken kunnen leggen moet het mogelijk zijn denk ik

[TheBorg]

Misschien omdat optische lenzen ook rond zijn (is maar een gok).
Waarom ze die lenzen dan niet vierkant maken zou ik ook niet weten.

[LiReC]

het meest essentiele blijft altijd in de technologie dat men altijd maar constant wil overstappen naar de momenteel beschikbare "iets betere" techniek dan degene die men momenteel gebruikt in plaats van enkele generaties verbeteringen gewoon over te slaan en pas over te stappen op een nieuw procede als de kloof en het voordeel van overstapppen naar het nieuwe platform groot genoeg is. Waarom nu bvb al 10 miljard in versteren voor een beter platform als je over 3 jaar weeral 10 miljard moet investeren voor een overstap als je net zogoed 2 jaar kan wachten voor ineens heel de overstap te doen in 1: minder tijd in totaal want er kan doorontwikkeld worden zonder belemmeringen 2:waarschijnlijk een lagere totale kostprijs: 15-16 miljard doorgaans

[Verwijderd]

Als er niet overgestapt wordt naar tussenstap X kan volgende stap Y misschien veel te duur zijn voor de ontwikkelaars .. Als er geld binnenkomt omdat je een techniek verkoopt, dan kan je gaan investeren in de ontwikkeling voor de nieuwe techniek.

[Verwijderd]

Maar je kan niet gaan investeren in een nieuwe techniek als je nog moet afbetalen voor de vorige overstap. Intel wilt te haastig zijn, dit soort dingen hebben echt tijd nodig, de gemaakte investeringen moeten terugverdiend worden en als je geen miljardenomzet hebt zoals intel neemt dat nu eenmaal net iets meer tijd.

[LiReC]

met de "afbetaling van de techniek" bedoeld men de ontwikkelingskosten+de kosten voor de productie effectief op gang te brengen:machines,.... De eigenlijke ontwikkelingskosten vormen maar een heel klein deel van de totale kost dus als je een technologie overslaat heb je de opstartkosten ook niet

[TD-er]

Het lijkt me ook een kosten-probleem als er maar een enkele fabrikant zal zijn die 450mm wafers gaat gebruiken. Dan zijn de kosten van de wafers zelf ook niet echt goedkoop meer.
Dan is de besparing,door grotere wafers te gebruiken, ook gelijk weer tenietgedaan.
Tenzij Intel veel grotere chips denkt te gaan maken in de toekomst.

[bakvis]

Ik zou zeggen, gewoon in de ijskast gooien en kijk er over een ajartje of 20 maar weer eens naar.

Lijkt me geen slim idee, over 20 jaar hebbe dit al uitgewerkt of ze hebben waarschijnlek al een compleet andere manier van produceren.

[Verwijderd]

Wat ik daar mee bedoel is dat ze beter eerst de kosten voor het 300mm procedé eruit kunnen halen, en dan weer eens gaan kijken naar een opvolger ervan. Slim is het misschien niet om het meteen in de ijskast te gooien, maar overstappen naar een ander productieproces zonder de vorige terug verdiend te hebben is ook niet echt slim.

[Soepster]

Ik vind "wafer" als "wafel" klinken. En die wafers zien er ook nog eens uit als stroopwafels

[Smoke]

"Wafer" is ook de engelse vertaling van "wafel".

Weer wat geleerd!

[Verwijderd]

Als de kosten voor het 300mm procedé nog niet eens zijn terugverdiend, dan lijkt het me niet echt verstandig om te investeren in het 450mm procedé wat waarschijnlijk 9 maal duurder is om te ontwikkelen. Alleen intel zou zoiets kunnen bekostigen, gezien het hier om echt flinke bedragen gaat. Ok, je kan dan wel meer chips uit een wafer zagen, maar het duurt ook langer voor je de ontwikkelingskosten er weer uit hebt. Het proces zal dan welliswaar efficienter zijn, maar je moet dan ook langer doorproduceren voor een break-even, wat voor de kleinere chipbakkers gewoon niet haalbaar is.

Ik zou zeggen, gewoon in de ijskast gooien en kijk er over een jaartje of 20 maar weer eens naar.

[Pe Nis]

Dat word ook tevens een leuk optisch probleempje. Nu al werkt men met benaderingen tot de 36e orde ergens in Veldhoven. Bij nog grotere wafers zal er veel shit optreden naarmate de afstand van het midden naar de buitenrand van een Si-plaat groter wordt

[TD-er]

Hoezo, zo'n plaat wordt toch niet in een keer belicht?
Dan heeft de grootte van de plaat toch eigenlijk niet echt veel technische problemen?