隨機性變異成半導體微縮創新關鍵！Fractilia首度來台分析三大應對策略
Fractilia聯合創辦人暨執行長Edward Charrier直指，隨機性變異（Stochastic variation）未來將決定晶圓廠良率與營收的天花板。
半導體製造量測方案供應商Fractilia，18日在台灣舉辦首場媒體活動，近年來半導體產業進入奈米等級微縮競賽，每一代製程都預計帶來更高效能和更低功耗，但隨著製程節點不斷推進，場景卻愈發嚴峻。Fractilia聯合創辦人暨執行長Edward Charrier直指，隨機性變異（Stochastic variation）未來將決定晶圓廠良率與營收的天花板。
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左起：Fractilia聯合創辦人暨執行長與總裁Edward Charrier、聯合創辦人暨技術長Chris A. Mack。（圖／孫敬拍攝）[/caption]
如何解決隨機變異問題？三大應對策略何者為佳?
端看現在的先進製程投資，在量產階段仍受限於原子級隨機誤差，即使在實驗室可列印極細線條，在量產時卻因隨半島機性變異帶來的雜訊與微觀缺陷，導致良率難以突破，營收也因此流失。這不僅拖慢新節點的導入，也是品牌大廠與供應鏈近年遲遲無法達到產能最大化的主因，以英特爾（Intel）放棄18A節點，隨機變異就是產業升級關鍵障礙之一。
Fractilia聯合創辦人暨技術長Chris A. Mack認為，當今半導體業者面臨三種應對隨機變異的選擇。第一，設計規則放寬（例如線寬放大），雖可降低隨機誤差帶來的風險，卻導致每片晶圓能切割的晶片數減少影響企業營收。第二，維持極端微縮與激進設計以突破製程極限，但良率難提升，產能爬升速度慢且容易導致大量產量損失。第三，也是目前唯一具備長效性的解法，將隨機變異納入核心管理，以「精密量測」與「建模」提升晶圓製程的可控性。
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最左邊為12奈米理想狀態，中間出現隨機性變異導致線條粗細不均，易出現於大量生產情境，最右邊是為降低隨機性變異，晶圓廠被迫將12奈密提升至18奈米確保穩定性。（圖／孫敬拍攝）[/caption]
隨機性變異的出現來自原子、光子等本質不確定性，尤其EUV極紫外微影製程提升解析度時，因光子數減少、能量劇增，使得每一個晶片特徵的物理差異被顯著放大，同一片晶圓各區域的結構尺寸都產生細微但致命的差異。這讓實驗室環境下可列印的極小線寬，到了量產良率需求時，往往無法實現，實際解析度落差動輒高達5奈米，這在先進製程等級代表的就是數十億美元的量能與獲利差距。
Fractilia實現「可測」到「可控」，打造未來產業新標準與價值
Fractilia聯合創辦人暨技術長Chris A. Mack指出，真正突破瓶頸必須依靠革新的隨機變異量測與模型技術，而傳統掃描電子顯微鏡（SEM）僅能提供平均值，難以精確捕捉與追蹤每一筆隨機偏差。Fractilia為此開發出基於物理模型與雜訊剔除的解決方案，能將SEM影像中的雜訊與真實隨機誤差做細緻分離，即便是不到一奈米的變異也可精準量測。
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當 T2T LCDU（或類似的隨機性變異指標）僅僅減少1奈米時，故障率就能夠大幅降低20倍。（圖／孫敬拍攝）[/caption]
在這樣的情境下，Fractilia讓晶圓廠有能力在設計佈局、製程調教等每一環節，即時獲取高度靈敏的數據，並將之轉換為產能最大化、缺陷率大幅降低的決策依據。Mack強調，投資數十億元引進高NA EUV設備或材料創新，但缺乏精密量測將難以消除產線變異，良率上不去，創新價值也難體現。
Fractilia目前已是全球前5大元件廠和機台廠的指定解決方案供應商，並協助12家光阻劑材料廠精準控管新製程，Charrier表示這對全球產業來說，不只是優化生產，更是在推動整條供應鏈、甚至半導體經濟戰略層面的升級重整。未來隨機性變異將繼續主導半導體先進製程的升級速度與產業營收，能否精準「量測」與「管控」這些原子尺度的異常，將決定晶圓廠與供應鏈在全球競爭中的成敗。
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隨機性變異指標，需要量測包含LER/LWR、LCDU、LEPE跟stochastic defects，雖然SEM是主要量測工具，但本身存在的噪音（隨機性波動）會干擾對極其微小且具隨機性的缺陷的精確量測。（圖／孫敬拍攝）[/caption]
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