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电子材料现融合趋势 协作和多样化日趋重要

尽管当前金融业的低迷使全球的经济增长普遍放缓,半导体继续独树一帜,在日常生活中的应用变得愈加广泛和多样,比如交通运输、计算机、智能家电、电话设备、数据通信、娱乐、成像及节能等领域。 随着消费性电子设备种类不断增加,并且能够执行日益复杂的任务,电子产品制造商需要采用功耗低、体积小,且能提供最佳性能和功能的半导体设备。 可以说,设备制造商能否继续以可接受的设备单位生产成本实现更优良的功能和性能,材料工程已经成为关键的促成要素。 材料工程领域有越来越多的复杂难题通过采用先进的化学材料得到解决,而这些先进化学材料之所以能够开发成功,正是各公司汇集资源、共享材料知识和工程研发,进行广泛协作的结果。

  最近以来,众多半导体公司开始涉足关联市场,以寻求新的发展机会(例如,高亮度发光二极管 (HBLED)、光伏产品 (PV)),这也给化工行业和材料供应商带来重大机遇。 这预示了特种化工行业有良好的长远发展前景,而且有助于打破半导体行业传统的“繁荣与萧条”周期模式。

  专为提供合适的材料解决方案而开发的化学技术(例如:先进图膜、薄膜沉积)在电子工业及开发能够支撑其自身快速演化的技术中发挥着越来越重要的作用。

  研发,加强协作是关键

  由于经济低迷,半导体行业对成本审核越来越严格,并更加关注对整个供应链中拥有成本 (COO) 的控制。 本着这一精神,研发工作仍在继续,而材料开发依然是重中之重。 确实,如果半导体行业要在降低日益上升的开发成本的条件下,解决以诱人的经济性生产出先进的设备这个具有挑战性的难题的同时继续取得发展,在整个供应链开展更广泛的协作对正在进行的研发工作中至关重要。

  目前,采用电子元件的智能产品种类繁多,其应用可以说是让人眼花缭乱,智能产品的蓬勃发展使得推动这些产品的设备“量身定制”方法应运而生。 在这种涓滴效应下,材料供应商们正在酝酿范围更广的材料和化工产品,专门为根据设计参数的要求制造各种设备量身打造。

  这种考虑更加促使改变所用的材料或用于实现一个可行的集成解决方案的制造工艺成为首选。 设备物理性能的限制和/或所用的制造方法,例如,从 PVD 改为 CVD,再到 ALD 沉积技术,正愈加促使厂商改变材料。 当然,所有这一切都必须在平衡合理的成本收益方案的前提下完成。

  半导体材料的趋势

  微电子“生态系统”一直在迅速扩张,目前有各种各样的设备正在开发之中。 例如,用于手机的半导体与台式电脑中所用的半导体不同,而“传统”芯片设计目前仍在市场中占有一席之地,即便在更新型、性能更优的芯片进入市场很久以后也依然在生产。 尽管这些“传统”的半导体材料(例如常用的介电二氧化硅)仍然在大量应用中,但是探索新型材料和替代这些传统材料的步伐和广度正以行业内前所未有的速度推进。 因此,材料供应商必须能够支持多代产品。

  从历史上讲,半导体材料的单位工艺生命周期在多个技术节点上已经有所延长。 现在我们遇到的情况是,由于下一代设备开发的推进要求集成各种新型材料,以满足性能标准,各代节点产品中所用的材料寿命缩短。 在存储和逻辑应用的生产工艺中,二氧化铝、二氧化铪和二氧化锆及复合硅酸盐等材料的快速采用就是其中一例。 当我们审视沉积材料和过去几年中,生产 DRAM 设备时用于金属-绝缘体-金属 (MIM) 电容器的介电材料采用速率及后续所用的材料变化,这可能是最好的说明。 在这一方面,化工行业的先驱企业已经迅速从为高质量的氧化铝 (Al2O3) 共性非晶形膜提供解决方案发展到氧化铪 (HfO2),再到氧化锆 (ZrO2)。 对于在半导体设备其它功能层采用和集成新型材料,我们认为从时间上看具有相似的发展趋势。

  今年七月,在旧金山举行的 Semicon West 展会上,我们针对硅半导体基底的化学气相沉积 (CVD) 和原子层沉积 (ALD) 工艺公开了新的材料发展规划。 规划概述了当前及未来先进的存储和逻辑设备的发展道路,包括阻挡层、互连、介电材料和金属,我们预期逐步推出,直至 2014 年完成。

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