Il y a quelques semaines, nous avons pu lire un peu partout des choses telles que "Treize fabricants de semi-conducteurs viennent de se concerter pour organiser un passage de leur production vers des wafers d'un diamètre de 450 mm.". Pourtant, à la lecture du rapport de l'ISMT (International Sematech Manufacturing), disponible en ligne sur leur site, l'optimisme est loin de prédominer. Si le passage du 200mm au 300mm était la suite logique de l'évolution technologie qui avait pour but de produire plus pour moins cher, l'étape "450 mm" sera, de l'aveu même de l'ISMT, très différent dans son éventuel cycle d'adoption.

Le passage à une taille supérieure de gravure à principalement comme avantage d'augmenter le rendement par wafer, c'est à dire le nombre de dies que l'on peut y graver. Plus la taille du wafer augmente, plus ce nombre est élevé, logiquement. Nous avons pu, par le calcul mathématique, déterminer un moyen, certes approximatif, mais représentatif du nombre de die d'une surface donnée que l'on peut placer sur un wafer d'un diamètre spécifié. Il est ainsi possible, grâce à l'über-formule made-in-x86-secret que voici, de connaitre ce rendement :

Pour un die de 90.3 mm² comme Yonah, on obtient ainsi 722 dies par wafer de 300 mm contre 310 pour un wafer de 200 mm, soit un gain de 2.32x. Avec un hypothétique passage à un wafer de 450 mm, on obtiendrait exactement le même gain puisque le rapport entre 200 et 300 et entre 300 et 450 est identique (+50% de diamètre). On pourrait donc tirer 1662 dies d'un wafer en 450 mm. Excellente raison de passer à cette taille de wafer ? Pas exactement. en effet, comme le rappelle l'ISMT, les fabricants ne jugeront de l'opportunité du switch vers le 450 mm lorsqu'il sera plus rentable de créer deux usines de wafer 300 mm.

On suit donc le même raisonnement que pour le passage de 200 mm à 300 mm. Sauf que pour le 450 mm, les coûts exponentiels de fabrications intrinsèques (contraintes supérieures due à la taille, nécessité d'utiliser un wafer plus épais, utilisation de nouveaux substrats (SOI, strained silicon), ...etc. ) risquent de sérieusement freiner l'adoption de ce nouveau standard. En clair, l'industrie ne pourra pas supporter le passage au 450 mm dans les mêmes conditions que lors des précédents changements.

Pire, déjà échauffée par le passage au 300 mm qui a, finalement, couté bien plus cher que ce que les estimations avait prévu, l'industrie du semi-conducteur est très méfiante sur la transition vers le 450mm. Alors qu'une usine de fabrication de wafer 300mm/65nm coute environ 2 Md$, une usine 450/22nm pourrait couter entre 10 et 20 Md$, dans la fourchette la plus basse ! Au final, s'il n'a fallu, à Intel par exemple, que 3 ans pour passer la majorité de sa production de 200mm à 300mm, on estime que, au mieux, les premiers wafers 450 mm n'arriveront qu'en 2013 et qu’ils ne dépasseront peut être jamais la production de wafer 300 mm. En effet, si l'on se réfère aux courbes de croissances estimées, ce n'est qu'à l'horizon 2020 que le phénomène pourrait se produire, mais, d'ici là, ce bon vieux silicium aura probablement trouvé un remplaçant...