第四次工業革命的創新未來奠基於先進材料科學

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英特格（Entegris）新聞稿發表於 2019年3月13日

圖、第四次工業革命的創新未來奠基於先進材料科學

全球正處於第四次工業革命的浪潮中，代表我們的世界將展開全面性的變革。舉例而言，人工智慧（AI）、虛擬實境（VR）、擴增實境（AR）、物聯網（IoT）裝置和自駕車的發展，帶來數據革命。事實上，全球有90％的數據是在過去兩年中創造的。數據爆炸不僅帶動晶片需求成長，更促使晶片的設計愈複雜，可望為半導體產業帶來龐大商機。

數位變革要求更快、更可靠的運算基礎架構，而此架構需透過新的元件結構（如，3D NAND記憶體元件）、新的工程材料、以及更高等級的材料純度來實現，以便能管理和運用各種應用所產生的大數據。雖然滿足這些需求並非易事，但英特格（Entegris）獨具優勢，可協助半導體產業克服新一代工程材料所面臨的精密度、純度、完整性、以及安全性挑戰。

英特格表示，以新材料需求而言，半導體製程從7奈米開始，銅會逐漸被鈷（Co）、釕（Ru）等取代，到3奈米時則可能採用奈米碳管。英特格副技術長Montray說明，過往28奈米以上的製程，在進行薄膜沉積時，多使用液體化學材料；然而，隨著製程走到10奈米以下（如7、5、3奈米），不僅所使用的材料越來越稀有，也從原本的液體化學材料轉變成固體化學材料。也因此，要如何將固體化學材料氣化，並且在晶片上呈現均勻的薄膜層，而不是厚薄不平均導致晶圓良率降低，便是材料商的一大挑戰。除此之外，不同科技對新材料的需求也有所差異，5G的基頻晶片用主流製程可以實現，但包括功率放大器在內的射頻前端，對III-V族化合物，如氮化鎵（GaN）、砷化鎵（GaAs）則有高成長需求。

為實現更高效能元件所需的新材料、更複雜的整合流程、以及更高的純度要求，不僅增加了製程步驟，也提升了製程複雜度。雖然許多產業都追求以更少的資源做更多的事情，但半導體產業反而必須投入更多資源才行 ─ 至少在複雜製程方面就是如此。製程中每個新增的步驟都會產生一個潛在的故障點（或更多），而克服每項挑戰都是耗費時間與成本的。隨著製程多達100個以上的步驟，即使0.01％的良率損失也會造成嚴重的經濟衝擊。包含10奈米以下的先進製程對於雜質過濾的要求越來越高，晶圓廠必須導入效能更強的過濾、淨化產品，才能確保半導體晶圓不受汙染，提升生產良率，也因此，過濾器的純淨度勢必得再度提升。

Montray進一步說明，從28奈米走到7奈米，產品的金屬雜質要求須下降100倍，汙染粒子的體積也必須要縮小4倍，而隨著製程走到10奈米以下，對於潔淨度要求只會愈來愈嚴格，例如28奈米晶圓可能可以有10個污染粒子，但7奈米晶圓上只能有1個。也就是說，為因應先進製程，過濾器必須更乾淨，這也意味著材料商必須花費更多的時間設計產品，確保更高的潔淨度。

為了因應製程複雜度與日俱增的挑戰，業界必須持續採用新的製程和材料，以實現製程微縮、更妥善的污染控制和減少缺陷，進而提高良率。雖然可靠性相當重要，然而，以過往而言，成本和良率一直是最受關注的重點。隨著物聯網應用的興起，這其中必須取得更好的平衡。

此外，為了在不斷提升的複雜度中取得成功，半導體產業將需要對協同合作有更堅強的承諾，特別是更齊心協力地解決問題。要掌握第四次工業革命及其技術帶來的巨大商機，減少、或甚至消除歧見將會是重要關鍵。

事實上，各種新興應用已成功帶動產業發展。根據半導體產業協會（SIA）的統計，2017年全球半導體產業銷售額已突破4,120億美元，比2016年成長21.6％。

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關於英特格
英特格為微電子工業及其他高科技產業的特用化學原料暨先進科技材料龍頭供應商，榮獲ISO 9001認證，且於美國、中國、法國、德國、以色列、日本、馬來西亞、新加坡、南韓及台灣等地設有製造、客戶服務及/或研發機構。
欲了解更多資訊，請前往：https://www.entegris.com/

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