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      2. 半導體設備行業變化明顯 部分領域國產化率有望階躍式提升

        李靖恒2021-11-26 15:21

        經濟觀察網 記者 李靖恒 如何衡量一個物體表面的干凈程度?深圳市軸心自控技術有限公司的產品經理熊欽在接受采訪時告訴記者,在芯片生產領域,一般使用水滴角測試來衡量芯片表面的潔凈程度。

        什么是水滴角測試?就是一滴水滴到物體表面,它形成了一個水滴的形狀,這個水滴跟這個物體表面形成了一個夾角,這個就叫水滴角。一個物體表面越臟,它的水滴角就越高。熊欽告訴記者,他們的客戶一般要求水滴角要達到10度。而有雜質的物體表面會達到80度甚至90度。通過清洗設備處理完之后,水滴在物體表面就會完全攤,不會凸起很高。

        軸心自控公司在今年5月份推出了一系列名為“半導體大氣式等離子表面處理系統”的設備,這系列設備專門用來清潔芯片的表面,截止目前已經賣出了將近有20多臺了。這款產品經過了三年的研發,熊欽就是負責該產品研發生產的產品經理。“我們在國內是第一家推出該款產品的公司,我們這種等離子是比較新穎的。”熊欽說。 

        據熊欽介紹,這種技術之前主要是在國外,由諾信公司旗下的March等一些巨頭公司在生產。軸心自控所生產的一臺設備價格大概在40到50萬人民幣之間,基本是海外競爭對手價格的一半。“他們因為在這個領域上時間比較久,所以之前這些領域都是他們在壟斷,國內公司采購他們的設備成本會比較高。”

        熊欽告訴記者,近幾年半導體設備有明顯的國產替代化趨勢。很多客戶都支持他們去做半導體設備方面的研發嘗試。

        用等離子來“擦”芯片 

        為什么芯片表面的干凈程度如此重要?熊欽告訴記者,在半導體行業的一些工藝流程里,需要去除芯片上面的一些有機臟物,包括氧化物等,而很多表面雜質是肉眼不可見的。比如,晶圓在做鍵合的時候就需要進行清潔。清潔完了之后再來做鍵合,才能保證晶圓鍵合的良率。

        熊欽介紹,把兩片晶圓貼在一起叫bonding(鍵合)。這種鍵合是一定要確保兩個晶圓表面足夠的干凈,上面沒有任何的污染物,沒有任何的氧化物。這樣鍵合之后,它的電氣導通性才能達到理想的效果。如果說上面有臟物或者氧化物,這個芯片的良率、穩定性和可靠性都會大幅的下降。

        熊欽介紹,目前市場上用的比較多的是真空等離子。而軸心自控的產品是大氣式的,也就是說它不需要真空環境,可以在大氣的環境下做等離子處理。

        什么是等離子?熊欽表示:“大家都知道物體會分3種狀態,固態、液態、氣態。等離子是第4種狀態,就是通過一些能量將氣體電離,它就會變成離子狀態。”

        熊欽進一步介紹,這臺設備通過射頻電源電離氣體。它電離是氧氣形成氧離子,或者電離氫氣形成氫離子。然后通過氧離子和氫離子,跟芯片表面的一些雜質發生化學反應,來去除這些有機的臟物跟氧化物。

        “做等離子處理之后,它保證晶圓粘接效果更好。我們做過一些對比,做等離子處理跟沒做等離子處理,根據材料的不一樣,粘附力可以提升100%到500%。”熊欽表示。

        在半導體領域里面,另一個需要提前清潔芯片的重要工藝是點膠。也就是使用專門的點膠機在芯片表面涂特定的膠水進行封裝。

        “像我們很多手機類的產品里的芯片都需要做一些保護,這都需要用點膠。就是用機器把膠水點到固定的位置,保證芯片跟基板粘合的足夠好。這跟你手機貼膜是一個道理,如果上面有異物,你的粘接的粘附力肯定不強。如果說粘接效果不好,手機如果從一米高跌落下去,那個芯片很有可能就脫落了,手機就會失效。打個以前常見的比方,你的鞋散膠了,你是人工用膠水粘接起來。不過對這種高精密的電子產品,都是用機器去完成的,那它的精度控制就特別要求特別高。”熊欽說。

        熊欽進一步表示,而如果點膠之前芯片沒有清潔到足夠干凈的程度,它帶來的影響就是點膠之后膠水不流動。一滴膠水在這個產品表面,本來想象效果是讓它散開,結果它不散開。

        在點膠工藝中,比較常見的膠水有環氧樹脂、光敏膠、紫外光固化膠、熱熔膠等等。每種膠水的應用場景不一樣,有些膠水是為了用來粘接的,有些膠水的作用是為了用來散熱的。“比如,特斯拉的電池,它的電池安裝板上就有我們做的扇熱點膠。我們是特斯拉的供應商,給特斯拉配套做了很多電池相關的一些導熱膠,就是在它的電池板底部點一個散熱膠。電池在工作過程中會產生熱量,散熱膠會把這些熱量導走,讓電池處于一個穩定的溫度。”熊欽表示。

        “目前在點膠領域,全球上市場占有率第一的叫Asymtek,它也是諾信旗下的一個子公司,這是美國一個非常大的公司,它在這個行業內已經深耕了將近30年了,歷史悠久。目前我們也是以它為目標去追趕超越。”熊欽表示。

        熊欽介紹,目前軸心自控公司做的半導體設備領域叫做流體控制,包括清洗、點膠等過程。目前在這個流體控制的細分領域,該公司全球的市場占有率已經做到了14%,全球市場占有率第二,國內的市場占有率第一。

        半導體設備的國產替代機會

        熊欽告訴記者,這幾年半導體設備行業有很明顯的變化,因為目前國家對半導體行業的支持力度非常大。以前的很多芯片和設備都是完全通過進口的方式,而一出現卡脖子的問題,很多消費類的電子產品像手機、手表、電腦都會被卡死,所以在這個背景下,這個行業近幾年發展非常好。

        中信證券析師徐濤、張若海和王子源在近期的一份研究報告中表示,據國際半導體產業協會預測,2021年全球半導體設備市場規模達953億美元,同比增長34%,2020年中國大陸市場同比增速已達39%。由于晶圓廠擴產加速,國內市場增速顯著高于全球。報告預計2022年中芯國際(688981.SH)、合肥長鑫、華虹集團、長江存儲等國內主流晶圓廠均為擴產主力,多個新廠區項目上馬將繼續拉動國內設備市場需求。

        該研究報告分析,從行業格局來看,美日歐廠商在半導體設備領域具備傳統優勢,占據半導體設備全球前15名席位。“據我們估算,2020年中國大陸廠商營收體量在全球市場占比僅約2%。從我們選取的長江存儲、華力集成、華虹無錫三座典型晶圓廠招投標數據來看,美國設備廠商份額在4到5成,日本廠商份額3成左右,國產份額不足2成,但過去幾年國產設備份額呈現明顯上升趨勢。”

        報告還對各細分市場格局進行了梳理,其中部分領域國產化率可達到20%以上,部分國產化率尚低。比如,去膠設備的國產化率約為74%,清洗設備的國產化率約31%。氧化擴散/熱處理設備、刻蝕設備、化學機械拋光、薄膜沉積、過程控制、離子注入等設備領域的國產化率依次下降,從29%到1.4%不等。而光刻機和涂膠顯影設備的國產化率分別只有1.2%和1.1%。 “總體而言,國內設備廠商在設備品類、工藝覆蓋率方面仍存在較大提升空間,美國制裁華為、中芯國際等事件已經激發國內廠商的供應鏈安全意識,國內晶圓廠有望加快供應鏈本土化,我們預計國產設備廠商接下來1到2年有望受益國產設備份額的階躍式提升。”

        熊欽也表示:“很多國內的半導體公司都特別支持我們做國產替代,一旦我們有類似的產品可以替代海外的高端設備,我們國內的一些客戶是非常愿意讓我們去嘗試的。在這種背景下,我們開發這個產品未來的市場潛力是非常巨大的。”

        熊欽介紹,之所以國內企業開始偏向用國內上游的設備,第一個是因為他不會因為海外出現某些因素而面臨斷供的風險,到時候生產就沒法保證。第二是因為海外的高端設備成本一般都比較高。而且它的服務技術也不太到位,因為這些高端設備商的總部都在海外,在國內基本上都是靠代理商去做服務,那他的這種技術反饋或者說技術配套服務都比較滯后。

        “我們本土企業做的國產的替代,不會出現斷供的風險。而且我們成本會比海外的成本要更低。還有我們的配套服務會更到位,基本上我們全國的各個地方都有配套的區域服務,對客戶的定制化的需求反應更快速。因為這三方面優勢,國產做芯片制造的公司,它更愿意使用國產替代的設備,只要你的產品夠優秀。”熊欽表示

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        深圳采訪部記者
        關注科技領域,包括新能源、半導體、電子通信等科技制造企業。
        郵箱聯系:lijingheng@eeo.com.cn
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