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八吋晶圓

91/09/05 15783

陳信文｜清華大學化學工程學系

「八吋晶圓廠」可以說是一個目前國內最熱門的話題。大多數人都知道「八吋晶圓廠」是現在國內最賺錢的電子公司的一部分，是臺灣重要的金雞母。只是什麼是「八吋晶圓廠」？「八吋晶圓」有什麼重要性？有些人就可能答不出來了。

「八吋晶圓廠」確實是電子產業的一部分，因此了解電子產業的概況，會有助於了解「八吋晶圓廠」的實際意義。電子產業是指製造電子產品的行業，電子產品則是由各種電子元件結合而成。雖然電子元件各式各樣，但隨著積體電路技術的急速發展，使用積體電路技術所製成的積體電路元件，已成為所有產品的核心，也是電子產品中最重要的部分。我們周遭所見的任何電子產品，其中都有積體電路的元件。

積體電路技術是一種可以將元件製作得很小，可以在很小的面積上製作許多電子元件的技術。目前積體電路的技術主流，是在矽晶圓上製作積體電路元件。矽是一種半導體，在自然界中主要是以二氧化矽的狀態存在。人類利用還原、純化的方法獲得高純度的矽。再經熔化、成長、切割、表面處理的程序，得到一片一片圓形的「矽晶圓」薄片。矽晶圓的直徑有大有小，目前常見的有六吋、八吋與十二吋。所謂的「八吋晶圓」，指的就是直徑為八吋的單晶矽晶圓。單晶是指不含晶界缺陷的完美結晶材料。製造矽晶圓材料的公司，將高純度的矽熔融，藉由嚴格控制的凝固製程來產生單晶矽。

上述的單晶矽晶圓，就如一張空白的畫紙。積體電路的製造者，就如同畫家一般，在單晶矽晶圓上製造出積體電路。積體電路製造所用的多數設備，會因其所能處理的晶圓大小而有所不同。目前我們所說的「八吋晶圓廠」，就是指其設備是處理八吋矽晶圓的積體電路的製造廠。

隨著技術的推展，積體電路製造所用的晶圓大小，也從四吋、六吋到八吋，不斷地增大。一個具有特定功能的積體電路晶片，通常只有零點幾平方公分的大小。因此在一個矽晶圓中，可以同時製作出非常多的積體電路晶片。越大面積的矽晶圓，在每個晶圓上可以產出的積體電路晶片也就越多，每個晶片平均生產的價格越低，其產品也就越具有競爭優勢。在這波新聞熱潮中，一般只提到晶圓的大小。其實晶圓大小只是積體電路技術的一個指標，能將積體電路的線路做到多小的能力，才是積體電路製造更重要的技術指標。

目前最新的中央處理器，所使用的是點一的技術。所謂點一的技術，就是能控制積體電路線路的大小（線寬與線距）在0.1微米的能力。微米是一種長度的單位，1微米是一百萬分之一公尺。能將線路製作得越細小，電子產品的體積也就可以越小，產品的品質與其市場上的單價也就越高。同時，在單位矽晶圓的面積上，所能生產的積體電路晶片也就越多，晶片的平均成本也就越低。

雖然能處理晶圓大小的技術指標，與能將線路控制到多小的技術指標並不相同，但是因為積體電路技術往前推演的時程上的巧合，這二種技術指標就常被一般人互相混用。如人們談到八吋晶圓廠時，指的就是點一三（0.13微米）、點一五（0.15微米）、與點一八（0.18微米）的製程技術。目前談到十二吋晶圓廠時，所指的則是點一（0.1微米）的製程技術。因此，所謂的八吋、十二吋廠間的差異，最重要的不只是能處理的晶圓大小不同而已，其所能製作積體電路的線寬與線距大小，才是技術等級重要的差距所在，因為這一部分才真正與產品的層級相關。越小越精密的製程能力，代表著能生產的積體電路產品等級越高。因此，雖然同樣是八吋晶圓廠，仍會有點一三與點一八製程上的差異，也才會有如新聞中所提所謂高階與低階技術的不同。

因為積體電路的線路非常細，常常僅為零點幾微米大小。人類頭髮的粗細就有八十微米，一般空氣中的灰塵，亦遠遠超過線路的大小。因此，若有灰塵掉落在積體電路晶片上，便可能引起短路的現象。所以積體電路製作後，須送到封裝廠進行封裝，將其線路保護起來，並完成積體電路與外界所需電路的連通。若無封裝，積體電路產品很難有實際上的應用。因此，積體電路產業與封裝產業相依相生。封裝廠須由積體電路廠獲得訂單，積體電路廠須有良好的封裝廠，來保護與發揮其積體電路的功效。因為電子工業上下游關係密切，所以常常是互相牽動。所謂「八吋晶圓廠」的「群聚效應」，指得正是這種上下游彼此依賴的現象。

資料來源

《科學發展》2002年4月，352期，64 ~ 65頁

晶圓(8) 積體電路(26) 科發月刊(5210)

八吋晶圓

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