美国半导体芯片工业近况（1988）

武夷山

（发表于《国际科技交流》1988年10期）

在 日本半导体芯片工 业咄咄 逼人的态势面 前 ， 传统上较 缺乏 合作精神的美 国工业 界也不 得不认 真考虑通过合作来迎接挑战之途径 。 工 业 公司间相互 合作是一方 面 ， 例 如 ， 今 年 初，Sematech决定在得克萨斯州的奥斯汀 建 立 总 部 。 于是 ， 这一 以加强美 国半导体工业 的国际 竞争力为宗 旨的研究联 合体终于迈 出了切 实的 一步 。 另一方面 ， 则是工业公 司与专门研究机构 之 间的合作 。

1987年5 月 26日至 28日 ， 能源部召开 了一个讨论会 ， 探讨它 所属的 几个 国立实验 室与半 导体工业进行 合作 的具体技术领域 。 会后 ， 专 家们认为 ， 双 方可在以下六个领域进行合作。

 一、 图形与测量

 专家指出 ， 要加强 X线光刻技术的开发 。 为解决 X线掩 模变形 问题 （掩模必 须 在 经 受 10,000次 以上 X线冲击后不变形 才行） ， 桑迪 亚 国立 实验 室和布鲁克海文 国立实验室正在认 真研究 。 专 家们 建议这 两个实验 室在X 线光 刻 技术领域 同 IBM公 司和Perkin-Elmer 公司合 作 。 桑迪 亚 实验 室除 了在X 线掩模变形 问题研究方面 有优势外 ， 还做 了不少 有关 集成电路辐射 损伤 的课题 。 布鲁克海文实验室 自 1986年以 米 ， 为芯 片制造 商开 了五次 讨论 会 ， 向他们 介绍 X线光刻技 术 和这一技术所需要 的同步加速 器 。 它 已研制出 两台采 用小型 同步加速器 的 X线光刻系统原型 ， 但是 由于经 费不足 ， 没有进 一步开发下去 。

 专家们认为 ， 大规模制造0.25微米线宽 的 芯片的能 力是半导体技术未来竞争力的关键 。 因此 ， 他们 建议 ， 以桑迪亚实验室新建的抗辐射集成电路超净制造设备为核心 ， 建立一个国 家超净制造研究中心 。

二 、 互连与封装

 这里 ， 可以合作 的分领域包括激光辅助淀积 、 低温化学气相淀积 、 保护性封装 、 热流体 与热 力学模型 、 光 学互连 、 非接触测试 、 陶瓷 材料等 。

三 、 薄膜与图形转移

 四 、 可靠性分析 、 失效分析与产量 分析

 五 、 化 合物半导体

 具体合作领域 有衬底 品质 改 进 、 外 延 材 料 、 减少点缺陷 ， 等等 。

 六 、 自动 化与设备

 这里涉及超净获得 、 模型 与模拟 、 分析诊断术与诊断手段 、 自动化 与控制 、 高级加工技 术 、 新材料等等 。

 在 以上诸多具体领域 中 ， 美国现 在对 X线光刻术特别重视。 今年 ， 联邦政府拨出2500 万 美元专款 用于这项研究 。 X线光刻术能刻 出更 细的 电路 ， 但这项技术需要 使用高能粒子加速器 ， 因此是耗资巨大的 。 据说 ， 日本通产省今 年计划花相当于7 亿美元的经费来设计与建造 实用的X 线光刻系统 。 相比之下 ， 美国的2500 万美元就显得很可怜了 。 美国一些科学家对此 很担忧 。 麻省理工学院的一位教授说 ， 如 果X 线光刻技术这一仗输给 日本 ， 这便是美国头一回在一项军事实力与工业开 发所依 赖的关键技 术上未能领先 ， 它将成为地缘政治关 系发展 中 的一个分水岭 。

 到 目前为止 ， 无论是半导体工业公司之间 的合作 ， 还是工业公司与研究机构 之 间 的 合 作 ， 都 尚未取得什么显著成果 ， 美国半导体芯片工业的形势不是很好 。 美国基本放弃动态随 机存取存储器（DRAM） 生产已有好 些 日 子 了 ， 现 只有得克萨斯仪器公 司 和Micro Technology 公司还在生产 ， 日本已占领了这一市 场 的 90%。 1986年美 日半导体贸易协定为保障 美国半导体工业 的利益 ， 规定 日本不得 向美国 倾销DRAM 。 自这项协定实施以来 ， 美国市场 上 的DRAM价格 已经 回升 ， 但是美国的芯片制 造商仍未下决心重新生产 ， 因为美国芯片市场 已严重供不应求 。 美国所有芯片制造商正 以配 给 的方式 向其客户供货 。 于是 ， 有本事搞到芯片的分配商就能转手盈利 ， 形 成 了一个灰色市 场 。 分析家们 估计 ， 目 前 最 先 进 的 1兆位DRAM 今年的供应量将 少 于 需 求 量20% 至50% 。

面对芯片短缺的局面 ， 美 国电子 协会（主 要代表计算机制造厂家的利益） 希望放松对 日 本芯片的进 口管制 ， 而 美国半导体 工 业 协 会（ 主要代表芯片和元器件制造厂 家） 则坚持要 维护 日美半导体贸易协定 ， 以保护 自 己 的 利 益 。 最近 ， 这 两大协会发表 了联合决议 ， 承认 双 方是相互依赖的 。 但是 ， 它们消除摩擦的最 终结果如何 ， 还要拭 目以待 。 在日本 ， 芯片公司多从 属于大的 电子系统制造公司 ， 故不大存 在类似的矛盾 。

 看来 ， 同超导研究的情况一样 ， 合作精神 不足将 成为美国半导体芯 片工业 与 日本竞争 中 失利 的一个重要 因素 。