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文/莊衍松
當經濟部長宗才怡正式宣布,開放8吋晶圓廠赴大陸刻不容緩時,很多人可能還不太
懂什麼是8吋晶圓廠?什麼是晶圓?0.25和0.18 微米又有什麼差別?台積電、聯電去
大陸蓋8 吋晶圓廠,為什麼有人說他們是忘恩負義、數典忘祖?
Q. 什麼是晶圓片?
A. 晶圓片的由來,是先將二氧化矽經過純化、融解、蒸餾之後,製成矽晶棒,晶圓
廠再拿這些矽晶棒研磨、拋光和切片成為晶圓母片;由於圓形的晶圓片本身沒有
方向性,不適合電子的傳輸,因此這些晶圓還必須切出一個邊,當做類似三角形
的「底」,所以晶圓長得並不像家裡的DVD是標準的圓,而是被切掉一個邊,成
為有「底」的圓。
在晶圓加工的過程中,還有一項重要的技術叫「製程」。舉例來說,電線的用途
是傳導電力,而把電線裡的金屬──銅橫切開來,會發現它的寬度大約在1至2公
釐左右;晶圓片在經過許多化學藥劑的顯影、蝕刻等手續後,薄薄的晶圓裡就會
充滿著許許多多電子走的路徑(功能類似家用電線),這些路徑因為極微小,晶
圓片的層次又多,因此這些電路可以在肉眼看起來薄薄一片的晶圓裡,做三度空
間的伸展(所以才叫「積體」電路)。
Q. 台灣的晶圓技術到什麼程度?
A. 為了節省空間,電子路徑的橫切寬度當然是做得愈小愈好,因為電線的寬度愈小
,在一定單位面積下的空間內就能容納更多的電路。目前國內晶圓廠的技術,可
以把這個電路的寬度做成0.18甚至0.13微米(編按:1微米等於1萬分之1公分,1
奈米等於1000萬分之1公分)。
然而,把電路做得細,就愈容易崩斷,一旦在晶片的電路有一個地方崩斷,電路
就不通,這個晶片也就報廢了!於是晶圓廠常說的yield「良率」,意思就是指
電路控制在某某線寬的技術下生產的積體電路片,成功(電路沒斷)的比例有多
高。
Q. 8吋晶圓與12吋晶圓有何差異?
A. 晶圓的尺寸,可以決定裁切出來的晶片有多少數量,因此直徑8吋的晶圓片使用
2.0 微米的製程,如果不考慮良率,可以切出588 顆64M的DRAM(記憶體);至
於12吋的晶圓,可以切出的成品又更多,祇不過12吋廠的設備成本是8吋廠的好
幾倍,因此必須利用技術把電路的線寬做得更細(例如:奈米技術),讓切出來
的成品數量成為8吋廠的好幾倍,才能符合投資蓋12吋廠,買先進設備的成本效
益。
Q. 台灣最早發展半導體工業的是誰?
A. 回溯台灣早期的電子產業發展史,台灣的半導體工業最早始於1963年,交大的電
子研究所開始從事半導體的研究,並且在1964年成立「半導體實驗室」;1966年
交大成功製造出台灣第一個積體電路(Integrated Circuit ,IC),為台灣的
半導體工業埋下了第一顆希望的種籽。
Q. 聯電是如何成立的?
A. 1973年,全球爆發石油危機,行政院為了提振國內經濟,加速發展現代化工業,
指示工研院成立電子工業研究發展中心(現為電子研究所),積極引進積體電路
的設計與製造技術。
1979年,工研院不希望電子所因為擴充產能而變成電子工廠,喪失研究的性質,
決定把技術轉移給民間公司,並且透過立法,規劃新竹科學園區,台灣第一家IC
公司──聯電(UM C)就是在這種環境下大興土木在園區內蓋電子工廠;聯電經
過工研院的技術轉移之後,開始生產電子錶、計算機等IC,1983年聯電在4 吋的
晶圓片上生產製程5.0微米的IC,次年才開始自工研院電子所移轉3.0微米的
「金屬氧化互補半導體」製程技術。
Q. 台積電是怎麼成立的?
A. 1984年,工研院電子所決定要進行一項大型的研究計劃,計劃名稱叫VLSI
(very large scale integrated circuit),這項計劃由政府出錢,委託工研院
執行,以先進的半導體製造技術,協助台灣的IC設計產業。隔年 VLSI計劃成功
做出2.0微米的製程,但當時全球最先進的製程是1.0微米,工研院為了提升國內
的製程水準,於是到美國德州儀器公司( TI),把時任TI副總裁的張忠謀找回台
灣當工研院院長,並且授命張忠謀在台灣建立一家具全球競爭力的半導體製造公
司。
張忠謀返台後,為了盡速達成政府的付託,在創立台積電時採取三項策略:
一、經營模式為晶圓專製;
二、找國際知名半導體公司合資經營;
三、將VLSI的所有設備和人員統統轉移到台積電,加速公司的發展速度。
張忠謀當時為了找國際知名大廠合資碰了一鼻子灰,幾乎沒有人看好台積電
「晶圓專製」的經營模式,最後荷蘭飛利浦公司同意和台積電合資,才讓張忠謀
喘口氣。在有了合資廠商之後,當時行政院為減輕台積電的經營壓力,指示工研
院VLSI計劃的設備、土地、廠房等等,全部以低價出租給台積電,VLSI裡的130
位技術人員也全部轉往台積電上班,行政院甚至還提供資金給台積電從事研發工
作。
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