後摩爾時代,如何保障芯片制造高良率?
1年前

近日,世界半導體貿易統計組織(WSTS)發布消息稱,繼2021年取得26.2%的強勁增長後,預計2022年全球半導體市場增速放緩至4.4%,達到5800億美元。



WSTS預測,隨着通脹上升和終端市場需求減弱,尤其是那些受到消費支出影響的半導體市場,增長預期將降低,存儲半導體市場規模也將大幅減少。2023年半導體市場規模預計將同比減少4.1%至5565億美元。


與之前的預期(同比增長4.6%)相比,轉爲時隔4年出現負增長。更早之前,WSTS預測今年半導體市場增長16.3%,明年增長5.1%。很顯然,半導體市場的萎縮進一步超出了預期。


今年以來,半導體行業的外部環境和內部條件都發生了深刻變化。一方面,全球宏觀經濟進入總量增速放緩的周期,在新冠疫情、通貨膨脹、地緣政治衝突等因素的影響下,全球經濟增長面臨較大壓力,消費動力不足;另一方面,半導體市場逐漸進入下行行業周期,過去幾個季度的加速消費,以及制造環節產能擴充達到一定程度之後,行業進入了整體供需逐漸平衡階段,部分環節進入去庫存階段。在內外雙重因素的疊加影響下,全球半導體市場不可避免地出現下滑。

面對市場的周期性變化與增長動力的轉換,半導體產業正在從過去幾年的高歌猛進進入理性調整階段。

其實,從另一個角度來看,全球半導體產業的景氣轉折之年,也是產業的調整蓄勢之年。面向短期的市場波動與供應需求的結構性分化,頭部企業一邊優化產品組合,一邊面向更長的產業周期推進產能布局。

SEMI全球副總裁、中國區總裁居龍表示,盡管面臨挑战和不確定因素,但在各種智能應用創新驅動下,半導體產業仍將持續成長,長期預測在2030年將實現一萬億美元的銷售額。

可見,半導體產業仍是長期發展的結構性主线。全球各地區都在推出振興半導體產業供應鏈發展的政策,啓動新一輪全球供應鏈重整,進一步體現了半導體產業战略性的價值。

過濾器重要性愈發凸顯

與此同時,產業鏈各環節的創新步調並未放緩。

隨着芯片制造工藝不斷演進,线寬越來越窄,對其所用到的半導體材料和設備性能也在不斷提高,制造商面臨着諸多新挑战,如晶圓不平整或雜質等瑕疵都將大大影響芯片生產良率。

不難理解,芯片作爲當前最精密的工業產品,其生產過程對於雜質污染極其敏感,尤其是納米級的工藝制程,混入襯底的幾顆離子就能影響摻雜,改變芯片的電學特性,降低芯片的生產良率。

因此,半導體企業對生產環境以及機台上所需材料的潔淨程度都提出了極高的要求。晶圓廠必須導入效能更強的過濾、純化產品,才能確保半導體晶圓不受污染,提升生產良率。其中,過濾器產品成爲滿足市場和客戶需求的保障來源。過濾器可將污染物降至最低,避免芯片受到影響,確保機台以峰值效率進行工作。

伴隨產業的不斷升級和演進,以過濾器爲代表的這類鮮被關注的領域开始逐漸進入人們的視线,愈發成爲產業發展中不可忽視的一環。

頗爾引領市場不斷突破

作爲全球過濾、分離和純化方面的領軍企業,頗爾(Pall)在過去數十年間,一直致力於利用其領先技術來滿足微電子和半導體市場的客戶需求。

其中,氣體、光刻膠、溼電子化學品以及研磨液方面的過濾是頗爾關注的重點方向,可以應用到整個半導體供應鏈,覆蓋大硅片生產、晶圓制造和後道封裝中的各個工藝環節。

據介紹,半導體級的大宗氣體和特氣是薄膜沉積和刻蝕的關鍵原材料,頗爾的AresKleen™技術可處理2slpm到最高 1000slpm不同流速下的氣體純化,可達到亞ppb級性能。同時,頗爾還擁有PTFE、316L 不鏽鋼、鎳和陶瓷介質用於氣體過濾,可以過濾粒徑≥3nm (0.003 m) 的半導體工藝氣體,應用點位覆蓋集成氣體輸送系統和機台終端。

光刻膠方面,頗爾的顆粒過濾器和離子純化器可以幫助去除光刻膠配方中所用原材料(比如溶劑,聚合物,樹脂等)中的顆粒和金屬離子,同時高精度的顆粒過濾器在光刻膠合成後還可進一步對顆粒過濾,以滿足不同維度的過濾需求。

在溼電子化學品方面,頗爾擁有從微米級到最低2nm的PTFE產品,以及

在研磨液過濾方面,頗爾可以提供最低50nm精度的深層過濾產品以及各類膜式過濾器產品,這些過濾產品可以攔截研磨液生產過程中的大顆粒,降低LPC,減少芯片生產端的scratch等缺陷。頗爾希望能夠通過提供更優的過濾精度,以保障電子材料的使用壽命,降低電子材料本身特性帶來的不良影響。

此外,對於半導體設備本身來說,化學品對設備的侵蝕同樣也需要過濾器來保障其使用壽命。其中,清洗設備、塗膠顯影設備、刻蝕設備以及化學機械研磨設備等都是頗爾關注的重點領域。在這些不同的半導體設備當中,過濾器均承擔着越來越重要的角色。

能夠看到,頗爾在半導體市場的業務覆蓋了芯片制造的各個關鍵工藝,頗爾的過濾、純化和分離解決方案可用於涵蓋各類半導體制造過程中用到的化學品、氣體、水、研磨液和光阻等各類工藝消耗品,以實現功能、質量、節省成本和提高生產效率等方面的需求。

頗爾加速中國本土化布局

經過半個多世紀的發展,半導體已經成爲全球化程度最高的產業之一,構建了分工明確、高度專業、富有韌性,基於全球分工合作的產業體系。

縱觀全球半導體產業的發展歷程,目前中國大陸正處於新一輪快速崛起的進程中,已成爲全球最重要的半導體應用和消費市場之一。再加上當前中國半導體國產化進程逐漸起航,在政策支持和全球市場格局改善趨勢下,中國半導體供應鏈逐步完善,在各自優勢環節逐漸突破。可謂潛力巨大。

長期以來,頗爾一直把中國市場作爲最重要的市場持續耕耘。爲了契合中國半導體發展趨勢,也爲了貼近國內本土客戶應用需求,頗爾繼續在中國加大投入力度,設立研發中心和生產基地,在中國進行生產、制造、研發,利用中國的供應鏈和人才基礎賦能行業客戶,旨在解決客戶在生產過程中對於半導體氣體、化學品過濾的新需求,並保障供應鏈穩定。

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頗爾北京工廠即將投產

當前,頗爾中國積極推進北京亦莊園區內的工廠轉廠項目,相關產品將於2022年12月开始陸續投入市場。頗爾北京工廠負責人謝可表示:北京工廠作爲Pall在中國唯一的制造廠,定位爲氣體產品制造中心和熔噴產品制造中心,以卓越的交貨及質量表現爲Pall的中國,亞洲,及歐洲市場提供高性價比和富有競爭力的產品,包括氣體過濾器,熔噴濾芯,單芯及多芯不鏽鋼罐體,纖維濾芯等。本土化制造將強化Pall在變化動蕩的國際形勢下的供應鏈韌度,提供更快的交貨,更好的質量,並使產品更加貼和本土客戶的需求,服務更靈活,更及時。其中:

Profile II熔噴濾芯,覆蓋0.3um及以上精度範圍,廣泛應用於CMP 研磨液過濾,可有效去除Oxide、W和Copper CMP 研磨液中的團聚顆粒和凝膠,同時不影響研磨液顆粒分布。

Profile II熔噴濾芯

聚碸膜式濾芯,高度不對稱聚碸膜具有廣泛的化學兼容性,濾膜爲親水膜,無需預溼過濾器,可兼容 HF1,2、BOE、TMAH 和其他常用的清潔和蝕刻槽化學品。

聚碸膜式濾芯

氣體過濾器,配備PTFE、鎳或不鏽鋼過濾介質,設計用於過濾 ≥ 3 納米 (0.003 m)的工藝氣體,可適用於不同溫度、流量下的不同點位的各種反應氣體、CDA過濾。其中頂部安裝式過濾器組件非常適合用於集成氣體輸送系統,並且易於在安裝基板上進行檢修和更換。該組件可在高達 100 slpm 流速下工作,可用於多種接口,包括通過 C 型密封和 W 型密封連接的接口。

氣體過濾器

據介紹,頗爾研發和生產的化學過濾和純化產品,都是基於幾十年來爲半導體和相關行業服務的經驗。頗爾北京工廠也始終踐行這一目標,其轉廠產品在材料、工藝、質量和性能上都完全對標頗爾全球的高標准。

頗爾北京工廠生產的電子級 (E-Grade) 高純度化學過濾器是在潔淨室環境下進行生產和組裝的,所有採用的材料都必須滿足嚴格的質量控制要求。每台 E-Grade過濾器都在多個生產階段進行檢查,並進行100%最終完整性測試,從而確保產品的一致性以及各個生產批次之間的再現性,在顆粒截留率、滲透性、純度和耐用性等各個方面爲客戶提供最佳的過濾體驗。

隨着中國半導體產業的快速發展,頗爾正在加快在這一領域的投資以協同用戶的步伐。頗爾微電子中國區經理李濤Lydia曾表示:“與中國半導體客戶共享全球科技、助力智慧中國,是頗爾的愿景和使命。頗爾有着在全球先進的技術能力以及半導體行業的流體過濾,純化和分離應用中積累的深厚經驗,同時北京工廠有着強大的生產能力,結合中國本土完善的供應鏈優勢,頗爾微電子研發部與本土化的制造可以更好將頗爾的優勢結合起來,加快中國本土新產品研發的速度,更好的滿足中國客戶的需求。”

同時,中國本土化制造還將強化頗爾在變化動蕩的國際形勢下的供應鏈韌度,提供更好的產品質量以及更快的交期。

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提供全方位的本土化服務

此外,頗爾設立的中國工業創新中心以及專業化的本土技術支持團隊(SLS),更是爲微電子領域客戶提供了“战略合作”、“技術咨詢”、“培訓交流”等全方位的本土服務。包括:

    行業經驗豐富的技術支持人員

    給客戶提供售前售後等相關技術培訓

    配合客戶完善Litho-光刻,WET-溼法工藝, CMP化學機械研磨, 電子原材料等各個工藝階段和領域的過濾、分離、純化方案

    專業的科學技術服務實驗室

    提供過濾相關分析service和產品性能評價

除了出色的產品外,頗爾竭力滿足客戶多樣化的需求。未來,伴隨中國半導體產業的蓬勃發展,頗爾計劃將更多的過濾產品轉移到北京工廠進行生產,通過豐富的產品組合、優異的產品性能以及全面的增值服務,給中國市場和客戶的快速發展提供助力,爲國內半導體產業的進步添磚加瓦。

有數據統計,頗爾微電子業務過去5年在中國的年平均增長率超過20%。可見,在頗爾爲國內企業助力的同時,中國半導體產業的成長也爲頗爾帶來了新的發展機會。

寫在最後

綜合來看,除了半導體制造中必不可少的材料和設備等關鍵產品之外,藏在半導體細分領域背後的一些關鍵技術也正在發揮着重要的作用。

以去除雜質,提高純度,保障芯片制造的每個環節加工良率爲代表的過濾器,愈發成爲產業發展中不可忽視的關鍵一環。

頗爾作爲該領域佼佼者,在中國歷經二十多年的發展,技術方案已全面覆蓋半導體設備與制造工藝過程中的化學品,氣體,水,研磨液和光阻等各類工藝環節,爲半導體生產客戶提供優質的過濾,純化和分離完整解決方案,以提升制造工藝、提高良品率及降低生產成本。

尤其是在當前全球半導體產業的雙重疊周期下,中國市場的多元化战略布局,將有力改善當前市場的不利局面。頗爾將積極貫徹本土重點客戶共贏發展方針,順應本土化需求,穩定供應鏈條,增強客戶信心,通過多元化深度合作與布局,在一系列舉措中追尋更大的發展機遇。

在此過程中,頗爾也將繼續推進和實現更多的本土技術及研發支持,滿足本土化解決方案,研發、驗證、檢驗需求,爲更多本土半導體生產企業提供頗爾專業的應用技術交流與培訓,協助本土技術攻堅,助力中國半導體產業的騰飛。

*免責聲明:本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點,半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點,不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持,如果有任何異議,歡迎聯系半導體行業觀察。

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