接收本雜志訪問(wèn)的臺(tái)積電蔣尚義（攝影：山田 慎二）
臺(tái)灣臺(tái)積電（TSMC）推出了通過(guò)設(shè)備投資和技術(shù)開(kāi)發(fā)超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的戰(zhàn)略。該公司2009年實(shí)現(xiàn)了31％的營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率，2010年將實(shí)施大幅超過(guò)其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的48億美元設(shè)備投資（圖1）。這個(gè)數(shù)字與美國(guó)英特爾和韓國(guó)三星電子在2010年計(jì)劃的半導(dǎo)體投資額相當(dāng)，在硅代工廠商中創(chuàng)下了歷史最高的記錄。臺(tái)積電2008～2010年的設(shè)備投資總額大有逼近100億美元的架勢(shì)。

在40nm工藝中擁有80％的全球市場(chǎng)份額

臺(tái)積電將把此次設(shè)備投資的大部分用于40nm工藝以后的尖端產(chǎn)品中。原因是“尖端產(chǎn)品的供需逐漸趨于緊張”（臺(tái)積電高級(jí)副總裁、研發(fā)負(fù)責(zé)人蔣尚義）。尤其是在迫切需要新型曝光技術(shù)的40nm工藝方面，包括臺(tái)積電在內(nèi)的許多硅代工企業(yè)都在量產(chǎn)時(shí)嘗到了苦頭。臺(tái)積電目前已經(jīng)解決了這個(gè)問(wèn)題，2009年年底之前在40nm工藝中實(shí)現(xiàn)了累計(jì)10萬(wàn)片的供貨業(yè)績(jī)。結(jié)果“臺(tái)積電在40nm工藝硅代工市場(chǎng)上獲得了80％的市場(chǎng)份額”（蔣尚義）。

為了滿足旺盛的需求，臺(tái)積電將分別擴(kuò)建作為主力的300mm工廠“Fab12”和“Fab14”（圖2）。蔣尚義表示，“在2010年，兩個(gè)工廠加起來(lái)將新設(shè)相當(dāng)于12個(gè)美式橄欖球場(chǎng)大小的無(wú)塵車間”。這樣，兩個(gè)工廠加起來(lái)的40nm工藝產(chǎn)能在2010年第四季度能達(dá)到合計(jì)16萬(wàn)片，實(shí)現(xiàn)翻番。該公司40nm工藝的銷售額比例在2009年第四季度為9％，2010年年底將提高到20％。

圖1：在設(shè)備投資額方面超越其他競(jìng)爭(zhēng)公司臺(tái)積電的設(shè)備投資額在2010年將達(dá)到48億美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他競(jìng)爭(zhēng)公司。48億美元中的94％將用于尖端工藝?；谂_(tái)積電提供的資料。

還將探討FinFET和EUV曝光技術(shù)

臺(tái)積電計(jì)劃繼40nm工藝后，致力于28nm工藝的量產(chǎn)和20nm工藝的技術(shù)開(kāi)發(fā)，以拉大與其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之間的差距。
臺(tái)積電首次在28nm工藝中，導(dǎo)入了可大幅削減漏電耗能的高介電率（high-k）柵極絕緣膜和金屬柵極技術(shù)。這種制造方法中采用了不同于其他許多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的名為“后柵極（Gate Last）”的技術(shù)（圖3）。美國(guó)IBM等公司推進(jìn)的“先行柵極（Gate First）”方式，雖然具有接近原制造方法的優(yōu)點(diǎn)，但是“難以控制晶體管的閾值電壓，難以滿足從低功耗用途到高性能用途的廣泛要求”（蔣尚義）。因此，蔣尚義斷定“最終，將沒(méi)有企業(yè)采用先行柵極”。

臺(tái)積電將在2010年第四季度開(kāi)始通過(guò)采用high-k/金屬柵極的28nm高性能版工藝量產(chǎn)。另外，還將在2011年初開(kāi)始采用基于high-k/金屬柵極的28nm低功耗版工藝。估計(jì)FPGA巨頭美國(guó)阿爾特拉（Altera）和美國(guó)賽靈思（Xilinx）將采用這種低功耗版工藝。賽靈思此前曾經(jīng)向臺(tái)灣聯(lián)華電子（UMC）等公司委托生產(chǎn)，2010年2月宣布28nm工藝生產(chǎn)將外包給臺(tái)積電 注1）。

注1）除了臺(tái)積電外，賽靈思還將向三星電子委托生產(chǎn)28nm工藝FPGA。

臺(tái)積電已經(jīng)宣布，計(jì)劃在隨后的20nm工藝中從2013年第二季度開(kāi)始采用低功耗版工藝進(jìn)行生產(chǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，目前臺(tái)積電正在同時(shí)開(kāi)發(fā)兩種晶體管。一種是溝道結(jié)構(gòu)為平面型的老式FET，另一種是采用了立體型溝道結(jié)構(gòu)的FinFET。FinFET與原來(lái)的型號(hào)相比，有望實(shí)現(xiàn)高性能和低功耗。另外，在20nm工藝中，“客戶將可以利用TSV（硅貫通孔）”（蔣尚義）。

圖2：僅在2010年就將增設(shè)相當(dāng)于12個(gè)美式足球場(chǎng)大小的無(wú)塵車間計(jì)劃在作為主力的300mm工廠“Fab12”和“Fab14”新設(shè)無(wú)塵車間，提高40nm工藝產(chǎn)能。資料由臺(tái)積電提供。

圖3：采用了后柵極方式的high-k/金屬柵極技術(shù) “先行柵極”方式是先形成柵極然后形成源漏極，而“后柵極”方式則是形成源漏極后再形成柵極，因此后者具有柵極部分不易受到熱負(fù)荷影響的優(yōu)點(diǎn)。資料由臺(tái)積電提供。

關(guān)于20nm工藝的光刻技術(shù)，臺(tái)積電計(jì)劃繼續(xù)使用現(xiàn)有的液浸ArF曝光技術(shù)。將采用分兩次進(jìn)行曝光的二次圖形。臺(tái)積電對(duì)EUV曝光技術(shù)也寄予厚望，因此在2010年2月宣布將在研發(fā)用途中導(dǎo)入荷蘭阿斯麥（ASML）公司的EUV曝光裝置。蔣尚義表示，“如果生產(chǎn)效率得到提高，將有可能在20nm以后工藝中用于量產(chǎn)” 注2）。 （記者：木村 雅秀）

注2）不過(guò)，EUV曝光裝置“每臺(tái)的價(jià)格目前高達(dá)8000萬(wàn)美元”（臺(tái)積電蔣尚義）。因此，該公司還將同時(shí)探討電子束（EB）曝光技術(shù)。