迷你生产线最终会流行起来吗？

　　电子工业“更小、更便宜和更快”的信条似乎并不适合半导体制造设施。当提到生产线时，行业观察家认为大规模生产线依然更具优势。

　　“如今，没有什么可以阻止我们建设一条功能齐全的迷你生产线，”Applied Materials公司系统工程部主管Eric Englhardt说，“问题在于，公司正在生产什么产品，迷你生产线是否能够真正和代工厂竞争？”

　　迷你生产线是大批量芯片制造工厂的小型版本，也就是一条富有弹性和灵活的生产线，其被用于满足市场需求，而不是面向实验室需求。建设一条迷你生产线所需时间很短，与全尺寸生产线相比，迷你生产线可以缩短产品的量产时间并大量节省能源。它使用独特的多功能设备，可以容易地在不同流程之间进行转变，每次生产小批量产品。从数量上来说，一条迷你生产线的设计生产能力大约是2,500晶片/月（wpm），建设费用大约在1.5亿美元到2亿美元之间。

　　与之对比，建设一条生产能力达到25,000晶片/月的大规模生产线需要花费数十亿美元。此外，随着近六年来半导体工业一直在质疑发展拥有450毫米晶片制造能力的超级生产线的高额费用，迷你生产线走到舞台中央的时刻似乎最终即将到来。不过，像研究揭示的那样，成本只是建设一条生产线时考虑的因素之一。

　　虽然出现已有十年之久，但是最近“迷你生产线”的概念成为日本组织的一个名为“HALCA迷你生产线计划”的商业研究的对象。HALCA终止于2004年后期。Ian Burnett做出结论称，从商业上来说，迷你生产线适用于进行小批量生产。Ian Burnett是半导体设备暨材料协会JEMI UK的主管，该组织受命评估HALCA的迷你生产线概念对英国半导体工业的影响。

　　“迷你生产线适用于只进行几天或者几周生产的产品，” Burnett说，“即使代工厂也不经常进行只生产几周的产品的制造，更不要说只进行几天了。”

　　Burnett认为，迷你生产线对一家拥有极富价值的IP并希望先人一步制造自己的产品的公司来说是一个机会。一条迷你生产线从一开始就可以被填满，与使用已经经过完全折旧的二手设备来建设大规模生产线但是却又不能填满流水线的策略相比，前者显然具有成本优势。此外，迷你生产线还具有能效优势。Mitsuyuki Yamaguchi 说，迷你生产线能够改善生产线的效率，特别是在更小的能耗下运行一家芯片制造工厂。Mitsuyuki Yamaguchi是Tokyo Electron公司营销部门的主管，该公司也是HALCA计划的成员。

　　HALCA得出结论称，在迷你生产线上制造与在大规模生产线上同样数目的晶片可以节省60%的电能。

　　据行业消息称，尽管是一种潜在的能够分裂出来的商业模式，但是迷你生产线将被限制在制造小批量设备和运行定制流程上，这归咎于规模效益的限制。迷你生产线几乎无法和大型代工厂竞争，因为后者正在赢得日益增长的市场机会并降低自己的生产成本。

　　Robert Doering是德州仪器公司的技术策略经理，十几年之前曾经和美国国防部合作进行了一项着眼于富有弹性的制造计划的研究，这个计划就有一些迷你生产线的特点。

　　“你的生产线每个月至少需要生产10,000块晶片，” Doering说，“在这之下，成本上升非常快。”

　　市场研究公司Gartner Dataquest的研究主管Dean Freeman曾经和Doering在同一研究中共过事，他对Doering的结论表示赞同。

　　“你可以建设一条迷你生产线，但是它必须用来生产单位收益率极高的产品。”Freeman说。
　　
　　“没有量，你将很难获得收益，” Freeman说。而迷你生产线恰恰不能生产出足够数量的晶片。
　　
　　实际上，HALCA也意识到了同样的问题。HALCA是几家研究半导体工业由大批量、低混合度的DRAM模式向小批量、高混合度的系统级LSI模式进化时面临的实际挑战的几家日本团体之一。据HALCA计划的、现任日本东北大学教授的Toshiro Tsumori称，作为HALCA的成员，东芝和索尼都认为大规模生产线在制造系统级LSI芯片时更具成本优势。
　　
　　德州仪器的Doering认为，迷你生产线很适合于制造类型多样的MEMS产品，这类产品的生产量通常较小而且不能采用CMOS制造工艺。
　　
　　JEMI UK的Burnett相信，迷你生产线的一个推动因素或许在于半导体工业采用45纳米或者更先进工艺时所需要的一些电介质。为了防止电介质污染主要的流程，一条生产线也许必须分为几个更小的部分。一个设想就是一条迷你生产线在主要流水线的旁边甚至是里面来完成包含电介质的流程。
　　
　　迷你生产线的成本节省源自于使用和传统生产线不同的工具集。HALCA就有开发多功能机器的团队，例如，他们开发出可以方便地从多晶硅蚀刻转为硅亚硝酸盐蚀刻并且能够实现逆转换的工具。“这些迷你生产线使用的机器必须能够实现转换，生产不同的产品。” Burnett说。
　　
　　此外，依赖某个多功能设备是有风险的。如果一条大规模生产线由40台设备组成，其中的一台发生故障不会影响生产的继续进行。Englhardt表示，芯片公司通常为生产线上的每条设备购买两到三个备用工具。
　　
　　“然而，如果迷你生产线只依赖一个工具，一旦这个工具出现问题，整条生产线就将停下来。”
　　
　　除此之外，一条生产线无论占地面积多大都必须在自己的一套生态系统中运行。
　　
　　“一条迷你生产线依然需要特定的基础设施——水、气体和污染控制。在这些方面，和大规模生产线一样，你必须进行投资，”市场研究公司VLSI Research的总裁Risto Puhakka说，“特定的成本问题将困扰着你。”

　　“如果在每晶片成本方面，迷你生产线采取措施使其可以和代工厂竞争时，一个很大的挑战就来临了。”Englhardt说，“因为如果通过吸取迷你生产线的优点，大规模生产线变得更富竞争力，这将反过来提高迷你生产线的准入门槛。”

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