最先享受到這一輪半導(dǎo)體產(chǎn)能大擴(kuò)充紅利的是設(shè)備廠商。據(jù)美國(guó)科磊公司（KLA-Tencor）資深客戶合作副總兼首席營(yíng)銷(xiāo)官Oreste Donzella介紹，2017年全球半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)營(yíng)收創(chuàng)歷史記錄，首次超過(guò)400億美元，同比增長(zhǎng)27%，超過(guò)半導(dǎo)體行業(yè)的整體增長(zhǎng)速度（約21%）。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)IC Insights估計(jì)，2018年與2019年規(guī)劃產(chǎn)能合計(jì)將為歷史最高水平，超過(guò)2006年與2007年那一波投資。“我們判斷半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)會(huì)成長(zhǎng)，但沒(méi)有想到成長(zhǎng)速度這么快，我預(yù)計(jì)市場(chǎng)還會(huì)維持增長(zhǎng)勢(shì)頭，現(xiàn)在看半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展前景，還是非常光明的?！?

這一輪投資即始于中國(guó)2014年開(kāi)始的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃，伴隨政策支持與市場(chǎng)資金到位，中國(guó)大陸晶圓廠產(chǎn)能規(guī)劃大幅增加，“我們可以看到，半導(dǎo)體項(xiàng)目在中國(guó)正遍地開(kāi)花，從東北到深圳，從上海到重慶、成都，各地都在上新項(xiàng)目?！?

中國(guó)廠商產(chǎn)能擴(kuò)充也引發(fā)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手重視，全球主要廠商紛紛加碼，其中三星在2017年半導(dǎo)體資本支出達(dá)到聳人聽(tīng)聞的260億美元，主要用于擴(kuò)充存儲(chǔ)器及晶圓代工廠產(chǎn)能。

這樣的投資熱潮無(wú)疑給設(shè)備廠商又帶來(lái)一段黃金時(shí)期，中國(guó)市場(chǎng)表現(xiàn)尤其出色?！霸谥袊?guó)市場(chǎng)，科磊2017年訂單數(shù)是2016年的3倍，從現(xiàn)在得到的數(shù)據(jù)來(lái)展望2018年，也將有非常強(qiáng)勁的市場(chǎng)表現(xiàn)?！監(jiān)reste Donzella表示，2017年對(duì)科磊來(lái)說(shuō)是一個(gè)超級(jí)大年，2018年雖然難以維持類(lèi)似增速，但仍將維持強(qiáng)勢(shì)表現(xiàn)，尤其是大陸市場(chǎng)，“中國(guó)大陸的半導(dǎo)體行業(yè)，總是有一些驚喜?！?

制程管控面臨的新挑戰(zhàn)

對(duì)科磊所在的制程管控設(shè)備行業(yè)而言，2017年毫無(wú)疑問(wèn)是大豐收的一年，全行業(yè)銷(xiāo)售額首次突破50億美元。

降低成本是工藝尺寸不斷縮小的最大動(dòng)力之一，而良率則是每一種新工藝從試產(chǎn)到量產(chǎn)后最嚴(yán)峻的考驗(yàn)，科磊生產(chǎn)的設(shè)備，主要就是幫助客戶進(jìn)行制程控制，用最短的時(shí)間將新投產(chǎn)的工藝良率提高到可以大規(guī)?；a(chǎn)的要求。

當(dāng)前半導(dǎo)體在工藝制程上遇到的麻煩，主要是由工藝尺寸縮小與新的光刻技術(shù)引入（EUV）所帶來(lái)，不過(guò)也有一些特殊應(yīng)用會(huì)制程管控帶來(lái)新挑戰(zhàn)，比如3D存儲(chǔ)器，工藝尺寸沒(méi)有縮小，但由于堆疊增加，所以給提升良率帶來(lái)很大困擾。 “為什么制程控制現(xiàn)在這么難？”O(jiān)reste Donzella解釋?zhuān)白钚碌闹瞥逃幸磺€(gè)生產(chǎn)步驟，超過(guò)十億個(gè)晶體管，超過(guò)一英里長(zhǎng)的導(dǎo)線，通通放在一個(gè)郵票大小的晶片（die）上，整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都要完美控制，中間出現(xiàn)任何問(wèn)題，都可能會(huì)造成器件不工作。”

制程管控三階段

Oreste Donzella指出，要實(shí)現(xiàn)制程管控，需要在半導(dǎo)體制造流程的不同環(huán)節(jié)插入檢測(cè)與量測(cè)步驟，全流程監(jiān)控半導(dǎo)體制造過(guò)程?！霸谝磺€(gè)的半導(dǎo)體制程步驟中，必須要加入不同的檢測(cè)和量測(cè)步驟，才可以確保在器件制造期間，不會(huì)因致命性問(wèn)題導(dǎo)致良率極低，甚至為零?！?

在半導(dǎo)體產(chǎn)品生命周期的不同階段，制程管控實(shí)施的策略也有較大的差異?！巴ǔＮ覀儗⒅瞥坦芸胤譃槿齻€(gè)階段：研發(fā)階段、試量產(chǎn)階段以及大規(guī)模量產(chǎn)階段。每個(gè)階段制程控制策略不同，檢測(cè)與量測(cè)的需求也不同。舉個(gè)例子，在研發(fā)階段，一千個(gè)生產(chǎn)步驟中，至少三五百步都需要做檢測(cè)與量測(cè)，到了大量生產(chǎn)的時(shí)候，如果出現(xiàn)良率問(wèn)題，通常很快就能知道問(wèn)題出在哪里，因?yàn)榇蟛糠謫?wèn)題都在研發(fā)和試量產(chǎn)階段解決掉了。所以到大量生產(chǎn)的時(shí)候，就需要調(diào)整制程控制的策略，以高良率和高產(chǎn)出率為目標(biāo)?！?

具體來(lái)說(shuō)，在研發(fā)階段，盡可能將新技術(shù)、新材料引入的缺陷解決掉，以防止風(fēng)險(xiǎn)累積；在試量產(chǎn)階段，以發(fā)現(xiàn)并解決良率問(wèn)題為根本原則，要爭(zhēng)取將所有良率問(wèn)題在大規(guī)模量產(chǎn)之前解決掉；在大規(guī)模量產(chǎn)階段，制程控制的重點(diǎn)變成保持穩(wěn)定的高良率，其次是改善生產(chǎn)可預(yù)測(cè)性。

3D NAND是一個(gè)新怪獸

“最新300毫米（12英寸）的晶圓廠（Fab），可能要花一百億美元，按照正常折舊速度，一天就要分?jǐn)偹陌偃f(wàn)美元，折舊的壓力非常大。”O(jiān)reste Donzella表示，良率是先進(jìn)工藝落地首先要解決的問(wèn)題，“良率每提升一個(gè)百分點(diǎn)，就相當(dāng)于增加千萬(wàn)美元的營(yíng)收。”

KLA-Tencor資深客戶合作副總兼首席營(yíng)銷(xiāo)官Oreste Donzella

但當(dāng)閃存從二維工藝轉(zhuǎn)換到三維工藝時(shí)，很多廠商遇到的問(wèn)題。Oreste Donzella對(duì)TechSugar表示，3D NAND閃存在一開(kāi)始確實(shí)遇到了嚴(yán)重的良率問(wèn)題，對(duì)半導(dǎo)體廠商而言，3D NAND就是一個(gè)新怪獸（new animal），整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游需要通力合作，“我們和客戶一起學(xué)習(xí)，花了兩年的時(shí)間，才把良率拉了起來(lái)?！?

科磊主要是通過(guò)三個(gè)手段來(lái)提升良率。首先，檢測(cè)與量測(cè)堆疊層的參數(shù)，獲取晶圓的形狀參數(shù)（pattern wafer geography），“在生產(chǎn)控制上，科磊有專(zhuān)用的PWG2來(lái)做監(jiān)測(cè)；其次，通過(guò)光學(xué)關(guān)鍵尺寸（Critical Dimension）量測(cè)平臺(tái)，確保每一層堆疊平平整整；第三，在空白晶圓（bare wafer）檢測(cè)時(shí)，通過(guò)SP3、SP5等新設(shè)備，確保每一層都不會(huì)引入缺陷。

“3D NAND良率現(xiàn)在已經(jīng)不錯(cuò)，但并不是說(shuō)我們就可以高枕無(wú)憂，”O(jiān)reste Donzella說(shuō)道，“因?yàn)槊恳患覐S商都在準(zhǔn)備增加堆疊層數(shù)，例如從64層發(fā)展到96層?！?