半导体制造技术联盟Sematech简介

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2020-12-29 环球过滤分离技术网  filtrasolution8

          半导体制造技术联盟Sematech，英文名是“ Semiconductor Manufacturing Technology”。该组织由美国14家半导体龙头企业组成，包括英特尔、IBM、美光、惠普、摩托罗拉等。

联盟中的成员都是各家公司最优秀的研发人员，他们在这里的工作，并不是研究具体的半导体技术，而是开发最先进的半导体设备。因为该组织通过前期细致的调研发现，设备是芯片制造的基础。如何改进制造流程、更好的使用设备，相当于现在台积电和中芯国际所做的业务，只有垄断设备制造，才有更强的议价权利。Sematech总体上非常成功，1995年，美国半导体产业全面恢复国际竞争力，特别是半导体设备制造领域，美国的地位至今无人可以撼动。Sematech是产业界发起的，美国政府参与运营和管理，国防部还专门为其设置专项经费，每年1亿美元。

SEMATECH全称是“半导体制造技术科研联合体”（Semiconductor Manufacturing Technology Research Consortium），可以说是一个半导体制造工艺研究的合作联盟，该组织设在德克萨斯州的奥斯汀(Austin)，其经费一半由成员公司提供，另一半由联邦政府提供，研究成果各成员公司和美国政府共享。它由13家美国公司组成（成立时是11家），目的是通过集中研发，减少重复浪费，而达到研发成果共享。自1987年启动，运行到1995年时，SEMATECH帮助美国半导体企业重新夺回了世界第一的地位。值得回味的是，随着联盟顺利发展，美国政府于1996年退出了该组织。

SEMATECH成立的背景

上世纪70年代后期开始，由于日本公司在半导体市场所占份额不断增加，开始逐渐威胁到美国在全球的半导体市场地位。1980年美国公司在全球半导体市场所占份额为61％，日本公司仅占26％。半导体销售额最高的三家公司分别是美国的德仪（TI），摩托罗拉（Motorola）和国家半导体（National Semiconductor）公司， 在排名前10的公司中美国占了5家，而日本是0家。但到了1986年，日本公司所占份额上升到了44％，美国公司份额下降到40％，日本首次超过美国。与此同时，全球半导体市场领先的前三位公司分别是日本的NEC，日立和东芝公司，在排名前10的公司中日本占了6家，而美国仅有3家。

再看半导体设备市场，1979年美国公司所占份额为76％，日本公司仅占16％。前10名的公司中，有9家为美国公司，日本公司一家没有，但到了1990年，日本公司所占的份额上升到了48％，而美国公司下降到了45％，前10名的公司中，有5家为日本公司，美国公司仅有2家。其中，前2名的公司分别为日本的东京电子（Tokyo Electron）和尼康（Nikon）公司。

从技术角度看，日本在动态随机存储器（DRAM），静态随机存储器（SRAM），双极电路，通用逻辑电路，存储元件，光电子，砷化镓以及硅材料等技术上都开始领先美国。在非挥发性可编程只读存储器（EPROM）技术上与美国持平，美国仅在微处理器，专用逻辑电路以及线性电路上保持领先地位。由于在通用集成电路的大规模制造技术上竞争不过日本，美国的许多半导体公司（尤其是中小公司）纷纷调整策略，转向高附加值的专用集成电路（ASIC）领域，因为专用集成电路更依赖软件技术、CAD计算机辅助设计，这些正是美国公司的强项。

美国政府意识到，如果不发展通用集成电路的大规模制造技术将意味着更多技术优势的丧失，无论从商业角度还是国家安全角度，美国都不会将大规模集成电路制造技术拱手让人。为了提高美国在大规模、超大规模集成电路制造技术上的竞争力，夺回美国在半导体设计与制造工艺上的优势，美国政府仿效日本组织大规模集成电路技术合作研究的经验，由美国国防科学委员会和美国半导体协会（SIA）共同牵头成立了美国“半导体制造技术研究联合体”（简称SEMATECH）。SEMATECH是美国半导体制造公司与政府合作的产物，它出现在一向强调政府不干预企业的美国，具有特殊的意义。

SEMATECH的组织结构与运作模式

SEMATECH首任董事长由Intel公司的创始人R. Noyce担任。1988年4月，SEMATECH迁入德州首府奥斯汀（Austin），同年11月建成了具有世界水平的超净工作室，1989年3月生产出了第一批硅集成电路。从1989年开始，SEMATECH开始同半导体设备供应商展开合作开发半导体工艺制造设备。发展至今，SEMATECH已成为13家美国半导体私营公司与国防部共同设立的研究联合体。

SEMATECH由一个中心管理机构来管理，研究人员来自各成员公司，管理人员全部来自企业界。来自企业界的管理人员对企业的现状和问题了如指掌，可针对半导体制造中的关键问题制定出切实可行的方案。SEMATECH每年2亿美元的研究经费由成立时的11家公司和美国防部平摊。

这里值得一提的是，美国半导体协会为加强半导体研发和美国大学半导体的课程教学，在1982年成立了半导体研发公司（简称SRC），SRC每年投资3000万美元资助美国大学中有关半导体的研究项目。SEMATECH与SRC之间的关系非常密切，SRC 1／3的研究经费由SEMATECH提供。SEMATECH本身的重点则放在研究开发上。

SEMATECH与设备制造商的合作方式

SEMATECH与半导体设备制造商有四种互动（合作）方式：委托开发新设备；改进现有设备；制定技术发展路线；加强信息交流。

SEMATECH成立的核心目标在于加强半导体制造公司与半导体设备公司之间的联系，其中包括工艺材料的开发，制造设备的开发，以及如何将它们集成到半导体制造工艺中，并将研究成果及时向生产制造商辐射。SEMATECH的四种方式中最重要的是半导体制造设备的开发。该项工作占到SEMATECH总预算的60％。设备的开发工作由设备公司承担，并得到SEMATECH的资金支持，因而减少了重复研究和重复投资，也大大减少了设备开发成本。它纠正了美国半导体行业过去“各自为政”的倾向，有利于加速美国半导体设备的研发速度和半导体制造公司采用新型设备的进程。

SEMATECH与设备制造商的合作方式

SEMATECH与半导体设备制造商有四种互动（合作）方式：委托开发新设备；改进现有设备；制定技术发展路线；加强信息交流。

SEMATECH成立的核心目标在于加强半导体制造公司与半导体设备公司之间的联系，其中包括工艺材料的开发，制造设备的开发，以及如何将它们集成到半导体制造工艺中，并将研究成果及时向生产制造商辐射。SEMATECH的四种方式中最重要的是半导体制造设备的开发。该项工作占到SEMATECH总预算的60％。设备的开发工作由设备公司承担，并得到SEMATECH的资金支持，因而减少了重复研究和重复投资，也大大减少了设备开发成本。它纠正了美国半导体行业过去“各自为政”的倾向，有利于加速美国半导体设备的研发速度和半导体制造公司采用新型设备的进程。

知识产权保护

SEMATECH的成员公司不用担心泄露自己的技术秘密，因为各成员公司需要对合作研究的成果做进一步开发后才能真正将研究成果应用到自己的公司，这样就减少了在应用研究成果时可能产生的知识产权保护问题。

在知识产权保护方面，SEMATECH原来规定研究成果只有在成员公司独占2年之后才可以向其他非成员公司转让，现在则在付出一定的转让费或专利使用费后可向所有美国公司开放。SEMATECH从不参与某一具体产品的设计与制造，也不为某一具体产品去做专门的工艺研究，而是由各个公司去承担这些研究，让他们去平等竞争，所以SEMATECH本身是一个非盈利组织。

SEMATECH取得的成绩

1、半导体制造商收益。SEMATECH的联合开发研究成果使得所有成员公司在购买、使用和维护制造设备上的成本大为降低。由于制造设备的不断改进，成品率不断提高，大大缩短了与日本公司的差距。美国公司使用美国制造的半导体设备，在1995年已经可以制造0.35微米线宽的电路，从而在技术上赶上了日本。

2、对半导体设备制造行业的影响。美国半导体制造商与设备制造商联手解决设备的质量问题，以克服设备缺陷带来的工艺问题。设备制造商在设计、生产设备时也越来越多地考虑客户的需求了，使设备的可靠性大为提高。这些变化使得美国从1991年开始，又从日本手里夺回了半导体设备市场世界第一的称号。1992年，美国的应用材料公司（Applied Materials）成为全球半导体设备市场上的龙头老大。

3、全面质量管理。SEMATECH跨行业的“合作全面质量管理”计划，为半导体制造商和设备供应商之间的质量管理合作创造了条件。他们各自发挥专长，合作研究提高了工艺过程的规范性，同时设备供应商也能不断对设备进行改进，相互促进提高了对方的质量水平。

4、密切合作的纽带关系。SEMATECH加强了半导体制造商之间的合作关系，他们有机会可以在一起交流信息、讨论有关设备、材料等方面共同感兴趣的问题。成员公司不需要自己去解决全部问题，而可以共享合作研究的成果。在SEMATECH成立5年后，美国在世界半导体市场的份额自1985年以来首次超过日本，Intel公司也成为世界头号半导体公司。

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