LSI技术的新思考（上）
??? 在未来的15年,半导体仍然是决定产业竞争力的根本。放眼2015年,网络产业将迎来全盛时期,而生物产业将接踵而至。支持这个时代的将是半导体的演进,但硅技术作为半导体的中核不会改变。迄今为提高性能一个劲发展的微细化技术今后仍将持续发展,但微细化一边倒的发展是不够的,而有待于生产技术、器件技术、设计技术、电路技术及封装技术的突破性进展和提高。
实现小规模生产
??? 自半导体问世已历经半个世纪,其间,半导体的牵引力始终是计算机。伴随着计算机成长起来的半导体产业,现在已达20兆日元的市场规模。但是,近年来半导体的牵引力正从PC变为数字信息家电,半导体产业关注的器件也从PC使用的通用LSI转向信息家电需要的系统LSI,今后LSI的生产必须适应这种变化。这里的数字信息家电是游戏机、移动电话、数字相机、DVD、汽车导航、数字电视、数字摄像机等的总称。图1示出LSI生产的变化。
??? 面向数字信息家电的系统LSI有以下3个特征。（1）需要自由地充分发挥图像、声音的功能,因此必须混装微处理器、SRAM、DRAM、快闪存储器等,不久的将来还要混装强电介质存储器及模拟器件。而且根据作为LSI用户的整机生产商的需要,混装些什么也各不相同。（2）产量在短期内可能变化极大。数字信息家电的产品寿命大多短到半年至1年,生产数量少至几十万台,而且带有时尚性,畅销时产量会临时激增。（3）比之面向PC的通用LSI成本必须更低。考虑到数字家电的购买者,必须减少占整机成本较大比重的LSI的成本。
??? 为了生产面向数字家电的系统LSI,就需要能快速、廉价进行多品种、变产量生产的工厂,这对过去的大规模生产线,在成本方面、生产工期方面都难以实现,因此必须基于新的思路来建立小规模生产模式。这种模式应具备3个条件：（a）把生产规模缩减到1/10,生产效率却不应低于大规模生产线。LSI生产商为适应多品种生产,可拥有更多的小规模生产线。（b）能在短期内高效实现生产品种的改变。（c）能把生产工期减至最短。
??? 其中把生产规模缩减为1/10而不降低投资效益最难实现。原因在于过去20年来进行的技术开发是按1000批/月的大规模生产线方取得最大投资效益的。其一是有些生产设备即使量品降到1/10而配置的数量不会减少到1/10。如专用设备W-CVD及RIE（活性离子蚀刻）设备、扩散CVD设备等。其二是有同时处理多个批量方增加处理能力的生产设备,如果降低其处理能力到1/10,但设备价格难以降到1/10,如设备价格降到1/10,又会引起RPT（原料处理时间）过长的问题,难以实现生产工期最短的需求,如扩散CVD设备等。其三是今后工作量增大带来的加工成本问题。今后系统LSI中布线层数将增至6～7层,多层布线的加工成本大为增加。此外,如果对产量少的系统LSI采用过去大批量使用的掩膜曝光技术,成本也会剧增。
??? 为了解决上述典型的问题,实现小规模生产模式,可根据以下七个观点来改善加工技术、生产设备技术和生产技术：
1, 加工的通用化,即不管何种器件,使栅绝缘膜及STI（浅沟道隔离）等加工通用化。比如微处理器、SRAM及DRAM均用相同的STI加工。为此,在加工开发阶段要考虑用同一设备对付尽可能多的加工。
2, 生产设备的多功能化,即设备的组装应能用同一设备进行多种加工处理。具体地说,必须开发同一设备连续进行除去自然氧化膜与多晶硅成膜处理的设备,或反射膜及硬掩模连续成膜及连续去除的设备。此外,把1和2结合起来提高生产设备使用效率的还有扩散CVD及RIE,这要从加工与生产设备两方面加以改进。
