行业背景

Novellus Systems, Inc.

半导体器件行业背景

Novellus系统公司开发、生产、销售和支持集成电路生产设备。客户是芯片自产用半导体制造商或提供集成电路器件服务的半导体制造商。近二十年来，随着个人电脑的需求增加，互联网和电信业的不断扩展以及新型消费电子学应用的出现，半导体行业正飞速发展。

集成电路一般做在一块硅晶圆基底上，包括很多不同的元件，例如晶体管、电容以及其他的电器元件，它们被多层布线或是内联连在了一起。为了制造一块集成电路，首先在硅晶圆表面上做出来晶体管。接着电线和绝缘结构通过一系列的制造工艺工序被加上来，成为多层薄膜层。一般来讲，第一层绝缘（隔离）材料沉积在形成的晶体管的上面。后继金属层（历史上的有用铝的）在这一层上面构造，刻蚀，以造出能携带电量的导电线，接着放上绝缘材料以便在线与线之间产生必要的隔离，制造工艺上叫做铝质蚀刻。当铜线造好以后，接着进行一个叫做铜质镶嵌的制造工艺，是以上所描述工艺的镜像：绝缘体被刻蚀，铜线通过一个高科技电镀工艺叫做电化沉积在刻蚀绝缘体上制造了出来（铜质镶嵌内联横截面图请参看图2，Novellus产品以前做过）。使用铝内联或者是铜内联需要这些制造工序重复很多次：高级芯片设计可能需要工艺工序达500次之多。

在半导体制造方面有几项新的技术，其中最突出的恐怕就是增加集成电路的密度。摩尔定律自1960年中期首次提出到40年后的今天仍是真理：一块半导体芯片电路密度每18个月翻一番。今天我们已可以生产出90纳米线宽和10层的内部联结电路器件。通过提高电路密度，制造商可在一块芯片上放入更多的电子元件以获得更好的性能和价值。

另一项技术就是铜线代替铝线成为半导体器件的主要导电材料。铜比铝的电阻要小，更具性能优势。因此，铜制芯片只需铝制芯片所需金属层数的一半，大大降低了生产成本。此外，铜线可提高器件性能，降低功率需求量。

传统的氧化硅薄膜也由带低电容率和low-k的绝缘体代替。Low-k绝缘体能更好地限制金属线之间的电容，提高芯片的速度和性能，然而low-k材料比氧化硅脆弱，使半导体制造工业在将新材料和传统制造工艺流程结合时遇到了新的挑战。

另一项重要技术便是更大尺寸圆晶的使用。因300mm圆晶比200mm的更具潜在的成本优势，芯片制造商更乐于使用前者，每片可容纳2.25倍的原芯片数量，因此可在生产过程中带来巨大的规模效益。

以上技术改进使客户形成了对于器件和生产制造的新要求，他们通常以“每片成本”作为衡量生产设备成本和性能的标准，这一系数由系统购置和安装成本、运行成本和净吞吐量因式分解而得。

系统更高的吞吐量可以补偿制造商购买大量薄膜的成本，从而降低系统每片圆晶的拥有成本。

生产量和品质同样是挑选工艺设备的重要因素。体积越大、越复杂的半导体圆晶，虽成本花费更大，但生产量较高，这一点对我们的客户是相当重要的。

为获得较高生产量和较好的薄膜品质，系统必须能够持续稳定地重复执行某一生产工序，即工序重复。达到容限以内生产率的系统更容易进行环节重复。

这些生产几何工艺和材料的变化明显导致了半导体生产器件更高的成本和性能要求，比如，一条300mm圆晶生产线成本超过20亿美元，价格远远高于上一代的生产设备。同时，随着缩小的节点和加速的技术周期应用于行业，人们对先进技术的需求持续增长，芯片制造商们在优化生产周期的单元工序的同时，注重平衡对新技术的需求。这些改变和涌现的机遇也是Novellus以生产率为优势的策略核心，同时向世界主要半导体制造商们提供高端技术，这给处于快速发展行业中的Novellus提供了明确的价值区分因素。