諾基亞、憤怒鳥之外，芬蘭也有晶元關鍵材料，傳打入台積電研發體系
一提到芬蘭，你第一個聯想到的是什麼？曾經執掌全世界「手機帝國」的諾基亞，還是風靡全球的憤怒鳥遊戲，抑或是聖誕麋鹿的故鄉。
無論是諾基亞、憤怒鳥，或是麋鹿，應該很少人會聯想到芬蘭也有半導體材料供應商。
在芬蘭的赫爾辛基有一家非常前瞻的半導體材料供應商 PiBond，一直致力於半導體材料的研發，主要是在於實現光刻技術的簡化流程，在許多半導體工藝節點上已經開始採用。
隨著工藝技術朝5nm 以下工藝節點演進，PiBond 也研發出全新用於極紫外光（EUV）的創新材料：無機光刻膠技術，而無機光刻膠技術在台積電5nm 以下的極紫外光EUV 工藝流程中，已經被視為是材料的一大創新。
值得注意的是，一般半導體工藝中，普遍用的有機光刻膠大概從 90nm 工藝之後就一直被使用著。不過，半導體工藝進入 20nm 以下的 FinFET 結構世代，很多材料都陸續更新。
尤其到了 5nm 工藝節點，由於圖形解析度的高度需求，光刻出來的圖像必須精準和清晰，不然會影響到之後的刻蝕等工藝步驟，因此在一些特殊應用層上，必須開始轉換材料，使用無機光刻膠，這也是 5nm 技術世代後，半導體材料的一大革新。
除了光刻膠技術與產品，PiBond 提供的半導體關鍵材料也用於 CIS、MEMS、3D IC、邏輯、存儲器等晶元製造流程，像是提供光刻膠用於 65nm 以下，尤其是 28nm 工藝節點上圖像轉移的輔助材料，還有二氧化硅的替代應用材料、後段封裝材料等。
舉例，半導體廠在先進工藝技術上，有些像是台積電採用的三層結構光刻膠 tri-layers，或是三星採用的四層結構 Quad-layers，PiBond 也提供這樣工藝技術中，其中幾層的光刻膠材料。
無機光刻膠這樣的材料，在 5nm 技術上已經在幾個特殊層上開始使用，半導體工藝技術越往下發展，無機光刻膠使用會更多。
全球能提供無機光刻膠的供應商只有兩家，芬蘭的 PiBond 和美國的 Inpria，如此創新材料是推進半導體工藝不斷往下發展的關鍵。
光刻膠市場為外商把持
PiBond 是一家非常特殊的芬蘭材料商，總部在赫爾辛基附近。過去在大家認知中，光刻膠的供應商都是美國、日本、韓國等， 像是陶氏化學、 JSR 株式會社、信越化學、東京應化工業、 Fujifilm、韓國東進等，或是德國默克這樣的歐洲化工巨頭，很少人知道芬蘭也有一家半導體關鍵工藝的關鍵材料商。
PiBond 在芬蘭的生產基地約 3000 平米，年產能約 100 噸，但可以擴充至 200 噸的年產能規模，目前潔凈室是 Class 10 和 100 等級，也有 EUV 專用的 Class 3 和 4 等級的潔凈室。
在專利累積上，公司目前已經有 71 個專利，其中 48 個專利已經申請完成，其他的還在申請中，也包含 EUV 的無機光刻膠相關專利。
摩爾定律總是柳暗花明又一村
早在 20 年前，每隔幾年就有業界大佬提出警語，認為摩爾定律的終點就在不遠處。
20 年過去，人類的創新力和智力是如此的令人驚嘆，摩爾定律總是看似「山窮水盡已無路，柳暗花明又一村」，就這樣走著走著，人類已經來到了 5nm 工藝世代， 3nm 工藝技術更是在眼前，這絕對是 20 年前的半導體人很難想像的一日。
也因為 20 年前，不會有人想到AI技術的進展會顛覆人類的生活型態，甚至取代我們的工作; 短短几秒鐘的時間就可以下載一部影片; 自動駕駛汽車的世界更在不遠的將來; 我們的生活四周更是處於萬物互聯的時代。
AI、5G、車聯網、物聯網都是創新的需求，甚至可以說是從無到有，這背後是靠全球半導體大廠、設備業者的重金投入研發技術，來推進摩爾定律的壽命。
且發展至此，實現晶元微縮已經不是唯一的目的，如何提升性能、降低成本，把功耗減少，延長電力的續航力更是至關重要。
自從英特爾的 10nm 難產多年，台積電每年超過 100 億美元的資本投入，已經超越英特爾成為全世界推進摩爾定律最關鍵的公司。
這當中，也不能抹去「宿敵」三星的一路追趕，從 14/16nm、10nm、7nm 就一路和台積電較量，三星在 14nm 拿下台積電大客戶高通訂單，在 7nm 搶著導入極紫光外光（EUV）技術，都是為了與台積電一較高下，這樣的競技在 5nm 也是會持續上演。
台積電已經在 2019 年成功試產 5nm 工藝技術，預計 2020 年將開始大量生產 5nm。台積電內部對於 5nm 工藝有高度重視性，認為是基於 7nm 微縮的下一個完整技術。
三星當然也會有 5nm 技術的問世，但光是看晶體管密度的增加，三星從 7nm 到 5nm 晶體管密度只有多 20％~30%，台積電卻整整多出 80%，兩大巨頭 5nm 還未真正量產，但技術領先者已經不言而喻。
但三星也放話正在研發環繞閘極結構（gate all around，GAA）技術的 3nm 工藝，預計可以在 2021 年量產，目標是領先台積電一年，且指出其 3nm 產品會比當前的 7nm 工藝產品效能再提升 35%，功耗也再降低 50%，晶元面積再減少 45%。
可以預見，走到 10nm 工藝技術以下，大家為摩爾定律續命是想破腦袋，各界也都認可，材料的創新會是最關鍵的一環，這個狀況走到極度高端的 5nm、3nm 會是關鍵。
如果僅是沿用過去的材料基礎，工藝技術的演進，很難有柳暗花明又一村的機遇。
由此可見，半導體產業下一個戰場，材料絕對是最吸睛的領域，但這一塊多為外商把持，參與者有化學巨頭，更不乏小而美的細分技術領域的領導供應商，國內業界要在材料領域有所突破，與外商合作，進行技術合作研發，會是切入這塊高壁壘技術領域的不二法門。
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