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《控制半导体制程上污染，英特格确定与三大半导体厂合作》

  • 来源专题：集成电路
  • 编译者： shenxiang
  • 发布时间：2019-10-21

  • 在当前包含物联网、工业自动化、人工智能、自动驾驶、5G通讯等新科技逐渐普及的情况下，带动了半导体的成长，并使得芯片需求大幅提升。而为了迎接这些挑战，导入新的材料增加效能，在延续摩尔定律过程中，材料技术不断演进，且应用的材料本质也开始改变。而特用化学原料暨先进科技材料龙头供应商英特格（Entegris Inc.）即透过运用科学为基础，以提供解决方案，并协助半导体客户在先进制程上应对各种挑战。

    英特格技术长James O’Neill指出，英特格成立迄今已经有50年历史，去年整体营收达16亿美元。而在当前新的材料、芯片、形状都与过去不同，对于半导体制程来说都是很复杂的挑战。

    举例来说，从28纳米转换到7纳米，复杂程度是过去的两倍。技术要验证得要更快，所以整个生产周期时间都是更短的。这也表示我们在采用先进制程时，要达成较佳的良率更为困难，产业的重点就在于如何快速达到好的良率。这也就是英特格的优势所在。

    James O’Neill表示，要提高良率重点之一是污染控制，从28纳米到7纳米，对于金属杂质容忍程度已经减少1,000倍，而晶圆致命微粒则缩小将近4倍，这点非常重要，因为只要杂质或微粒等污染的容忍程度有了细微变动，对晶圆厂获利都会造成很大的影响。整个半导体生态系中，每个步骤都要顾虑污染控制，包括工厂中怎么制作和包装化学品、如何运送与在工厂中使用与储存，每个步骤都相当重要。英特格有各项产品和解决方案，确保整个制程、输送时不受污染。

    James O’Neill进一步强调，因为蚀刻技术的大幅进步，现在半导体厂开始导入的是极紫外光EUV设备及技术。而英特格在EUV制程的污染控制与光罩盒是市场领导者，旗下的过滤技术能确保材料放在pattern上维持洁净度。此外，

    半导体制程中，运用EUV的光蚀刻技术可再进一步细分成好几个步骤，这使得英特格不仅提供光罩盒，还有特殊化学品、过滤器、过滤技术，以及制程中各方面需要的材料和污染控制，惟有英特格能够提供最广泛的解决方案。

    James O’Neill也证实，因为目前全球半导体厂仅有3家晶圆代工厂，包括台积电、三星及英特尔有能力持续推进先前制程，尤其龙头台积电预计2020年将开始量产6纳米，以及更加先进的5纳米制成，带动台湾未来的导体业乐观前景。而因此，英特格确定与这3家厂商进行合作，持续提供相关解决方案给客户，以满足在先进制程上的需求。

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  • 《中国半导体晶圆制造材料产业分析》
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    • 编译者：tengfei
    • 发布时间：2017-11-20
    • 半导体晶圆制造材料和晶圆制造产能密不可分，近年随着出货片数成长，半导体制造材料营收也由2013年230亿美元成长到2016年的242亿美元，年复合成长率约1.8%。从细项中可看出硅晶圆销售占比由2013年35%降到2016年的30%。 与先进制程相关的光阻和光阻配套试剂(用来提升曝光质量或降低多重曝光需求的复杂度)，以及较先进Wafer后段所需的CMP制程相关材料销售占比则提升，可见这几年材料需求的增长和先进制程的关联性相当高。  图：2013年与2016年晶圆厂制造材料分占比 此外，从2016年晶圆制造材料分类占比可看出，硅晶圆占比最大为30%，随着下游智能终端机对芯片性能的要求不断提高，对硅晶圆质量的要求也同样提升，再加上摩尔定律和成本因素驱使，硅晶圆稳定向大尺寸方向发展。目前全球主流硅晶圆尺寸主要集中在300mm和200mm，出货占比分别达70%和20%。 从硅晶圆面积需求的主要成长来自300mm来看，也证实在晶圆制造中，较先进的制程还是主要的需求成长来源；此外，硅晶圆在2013～2016年出货面积年复合成长率达5.8%，高于硅晶圆产业同时期的营收成长率，可见硅晶圆平均价格显著下滑。 由于硅晶圆是晶圆制造的主要材料，在此轮半导体产业复甦中，特别是在中国芯片制造厂积极扩张产能下，预计短期内硅晶圆产业将同步受益。 根据2016年全球主要硅晶圆厂商营收资料，前六大厂商全球市占率超过90%，其中前两大日本厂商Shin-Etsu和SUMCO合计全球市占率超过50%，台湾环球晶圆由于并购新加坡厂商SunEdison Semiconductor，目前排名全球第三，2016年销售占比达17%。 中国半导体材料分类占比市场状况与全球状况类似，硅晶圆和封装基板分别是晶圆制造和封装材料占比最大的两类材料。从增长趋势图可看到2016～2017年中国半导体材料市场快速增长，无论是晶圆制造材料还是封装材料，增长幅度都超过10%。 图：2012~2017年中国晶圆制造材料市场变化 中国晶圆制造材料中，关键材料主要仍仰赖进口，但随着政府政策大力支持和大基金对产业链持续投入，已出现如上海新升半导体、安集微电子、上海新阳与江丰电子等颇具实力的厂商。 这些厂商在政策支援下，积极投入研发创新，各自开发的产品已初见成效，现已成为中国半导体材料产业中坚力量。根据中国新建晶圆厂和封测厂的建设进程，多数建设中的产线将在2018年陆续导入量产，届时对应的上游半导体材料产业将出现新一轮爆炸性成长。 1 中国半导体制造材料产业发展趋势 在中国国家政策支持下，大基金和地方资本长期持续投入，中国集成电路产业快速发展，官方目标是以「制造」带动上下游全产业链共同进步，在此过程中，需要不断完善和优化产业链各环节，掌握核心环节重点突破，逐步摆脱核心领域长期依赖进口的窘境。 半导体材料产业具有产品验证周期长和龙头垄断等特点，想要顺利打入国际一线客户厂商将非常困难，一般芯片生产商在成功认证材料商后，很少会更换供应商，例如全球前六大硅晶圆厂商几乎供应全球90%以上的硅晶圆，中国集成电路硅晶圆基本上全部依赖进口。 中国半导体材料厂商要想尽快打入市场，不仅要加强研发和拿出高质量产品，还要在政府的支持和协调下，优先从当地芯片制造厂商着手，完成在当地主流芯片生产厂商的成功认证，从而进一步实现以中国国产替代进口。 对内资源重整是中国半导体材料产业未来发展重要趋势，综观中国半导体材料厂商，对应下游产品普遍倾向中低阶，且分布繁杂分散，即便在中低阶材料供应上，内部也容易出现恶性竞争；而不仅在核心材料如光阻、硅晶圆片与光罩等材料上，落后于世界先进水平，在常用试剂材料上，也仅有少数厂商能达到下游一线厂商的稳定标准。 目前中国半导体产业拥有良好的发展机会，政策和资金的大力支持吸引大批厂商集中参与，很多厂商纷纷表明进行产业升级的决心，如许多中小型的太阳能电池板厂商纷纷表示要进军电子级硅晶圆片产业，但电子级硅晶圆材料比电池用硅晶圆纯度高出好几个数量级，两者并不在同一个技术水平，况且太阳能电池板厂商下游与半导体产业链相差甚远，所有的使用者关系需重新建立，也不利于后期产品的认证和销售。 这些问题都需要半导体材料产业集中优势资源，针对各类别半导体材料，以一部分大厂为首，进行资源再整合。 2 中国半导体材料产业面临严峻挑战 现阶段政府政策积极引导，大基金和地方资本支撑，为中国半导体材料产业解决前期资金问题，但钱不一定能买来技术、人才与市场，因此后期中国半导体材料产业将面对更多来自技术、人才与客户认证等方面的严峻挑战。 · 技术挑战 目前中国半导体材料技术方面，挑战主要集中在大硅晶圆、光阻与光罩材料等领域。 在硅晶圆方面，中国主要生产的是6吋硅晶圆，8吋自给率不到20%，12吋硅晶圆以上海新升半导体为首，正处于客户验证阶段，技术水平和产品稳定性仍面临严格考验； 光阻中国产厂商北京科华(合资)和苏州瑞红的产品多应用于LED、面板及部分8吋Fab等中低阶领域； 全球光罩基材基本由日本厂商垄断，Photronic、大日本印刷株式会社与凸版印刷3家的全球市占率达80%以上。 事实上，材料产业相关基础专利技术早已被国际大厂垄断，而基础专利又是材料产业必备要素，同时国外厂商又不愿将专利出售给中国，因此在基础专利瓶颈的突破上进度缓慢。 · 人才挑战 突破技术的关键在于人才。近期关于中国集成电路产业人才短缺和人才挖角有诸多讨论，根据统计，截止2020年中国集成电路产业中高阶人才缺口将突破10万人，中国半导体材料产业多年来发展缓慢，与其人才储备严重不足息息相关。目前政府已为半导体材料产业清除政策和资金障碍，下一步将着重解决人才引进和人才培养方面的问题。 · 认证挑战 与半导体材料认证紧密相连的就是产品良率，良率好坏决定代工厂直接竞争力，因此各中下游代工制造厂商对上游材料的认证非常严格，某些关键材料的认证周期可长达2年甚至更久。 一旦认证成功，制造厂商和上游材料厂商将紧紧绑定在一起，只要上游材料商保证供应材料的持续稳定性，中端制造商将不会冒险考虑更换供应商，如今中国半导体材料产业快速发展，如何成功嵌入客户供应链将是未来面对的一大难题，在此期间，如果政府出面对合作厂商进行协调，将有助于加速半导体材料产业取得当地厂商的认证。 3 小结 中国当地半导体材料产品多偏向应用于LED、面板等中低阶应用，用于集成电路生产的材料依然以进口为主，中国生产替代空间非常庞大。未来随着多条中国新建晶圆制造产线陆续投产，预计2018年将为中国当地半导体材料产业发展带来新契机。 未来中国半导体材料产业发展趋势将从两方面同步进行： · 集中优势资源，针对各类别半导体材料，以一部分大厂为首，进行资源再整合； · 建立完善的半导体材料体系，加快核心材料的研发，实现中国国产替代。 中国半导体材料产业虽然克服了政策和资金的障碍，但仍面对来自技术、人才与客户认证等方面的严峻挑战。 未来产业将着重解决以下问题：基础专利瓶颈突破进展缓慢、半导体材料人才储备和培养严重不足、联合政府协调作用，以及率先突破当地认证关卡。 目前中国半导体材料产业虽然比较薄弱，关键材料仍以进口为主，但随着政府政策大力支持和大基金对产业链持续投入，已出现颇具实力的厂商，在积极投入研发创新下，各自开发的产品已初见成效，现已成为中国半导体材料产业的中坚力量。 因为制程精细度要求(技术规格)和影响(制造材料的影响会直接反映在芯片表现上，有些中低阶应用的封测材料和芯片的直接表现影响较小)，半导体制造材料面对的是比封测材料更高的进入障碍(由于制程复杂度的差异，相较于封测材料，材料进入晶圆制造产线评估的难度较高，且接受度略低)，这也使得同样是进口替代。 目前中国推广的项目主要集中在裸晶(Starting Materials)、光阻(从LED放量)与靶材(后段金属制程)等产值大，且较易独立评估技术指标的产品。由此可知，中国半导体晶圆制造相关材料产业需要获得更多支援，才能提高产业的竞争力。
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  • 《国外封锁对半导体设备行业潜在影响分析》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：shenxiang
    • 发布时间：2020-10-16
    • CINNO Research 产业资讯，中美之间的贸易战是多方面的。它最初只是美国为了减小双边贸易逆差的一项决策，不过如今已经演变成了一场针对技术、知识产权及不公平贸易的斗争。 5 月 16 日，美国商务部以国家安全为由将中国的华为列入“实体清单”，此举会限制相应公司对其设备所需美国制造组件的使用。更直接点来说，此举将禁止华为使用美国技术制造芯片，这意味着使用美国晶圆厂设备的台湾代工厂台积电（TSMC）不能再为华为制造麒麟智能手机芯片。 8 月 17 日，美国商务部进一步宣布将扩大限制措施，以限制华为使用美国软件和设备制造芯片。实际上，美国现在正在考虑对半导体制造设备以及相关软件工具、激光器、传感器和其他技术的出口实行新的限制。 一周后，美国商务部在政府网站上发布消息称，他们正在寻求公众对如何定义新技术的意见。这些意见将直接决定美国企业出口产品中“是否含有需要实行更严格控制的基础技术。” 这种对新技术定义的不确定性对设备市场影响很大，它正在造成供应商间的混乱，因为它可能不仅适用于美国公司，同时也会对一些来自欧洲和日本的设备公司产生影响。 1、全球半导体设备行业 如果没有诸如应用材料（AMAT）、Lam Research（LRCX）、KLA、东京电子（TEL）和 ASML 之类的半导体设备商，全球最领先的芯片制造商也将无法生产出先进的 IC。而中国目前也还没有可以全面替代这些公司本土设备公司。 图 1 图 1 显示了 2013 年至 2019 年排名前五位的设备供应商市场份额。这五家公司占全球设备市场（595 亿美元）的 65％。就图 1 详细说明如下几点： 1. 两条曲线描述了 AMAT（黑色和灰色所示）的情况。总的来说，除了 2016 年有（年）一定增长，其他年份该公司的市场份额一直在下降。AMAT 2019 年的收入包含原来属于 2018 年的 3.31 亿美元，该公司将其称为“重新分配收入”（一种会计方法的变更）。如果不作如此会计方法的调整，AMAT 2019 年的收入将低于 2018 年（如黑线所示）。不过，凭借上述会计方法的调整，即从 2018 年收入中扣除 3.31 亿美元并将其投入到 2019 年，其曲线显示出收入增加（灰色线所示）趋势。 2. ASML（如黄线所示）2019 年成为市场份额最大的设备供应商，同时这也是 20 多年来 AMAT 首次从第一名跌落。 3. LRCX 的市场份额已连续两年下降。 4. 日本的 TEL 凭借其在非管式低压 CVD（LPCVD，Low Pressure CVD）领域的优势地位连续增长多年。 5. 得益于公司对 Orbotech 公司的收购，KLA 的份额目前已经增加到 6.1％。实际上，如果没有这次收购，该公司超过半数的份额还在计量 / 检查设备领域。 2、中国半导体设备行业 根据营销报告显示，中国 2019 年的设备进口额达到 135 亿美元，同年度国内设备市场总额不到 2.5 亿美元，主要包括 AMEC（中微半导体）、NAURA（北方华创）以及 ACM Research、Mattson 和 Piotech（沈阳拓荆）等其他公司。 财务能力 如下表 1 列出了中国设备供应商制造的各种类型的设备，同时还将它们与最大的外国供应商市场份额进行了比较。可以看出，（1）中国设备公司在设备类型上很分散，单一设备只有很少的公司供应；（2）中国所有这些设备公司的市场份额和顶级外国设备供应商相差非常大。 表 1 对于客户而言： 1. AMEC 的蚀刻系统已经用于台积电（TSMC）的 5nm 晶圆厂，他们目前正在开发高纵横比蚀刻机和阶梯蚀刻机，主要用于长江存储（YMTC）的 128 层 3D NAND 制造。其他客户还包括中芯国际、华虹和华力。 2. NAURA 供应的设备较为广泛，其客户包括中芯国际（SMIC）、华虹、YMTC 和 GTA 半导体。 3. NAURA 向中国的半导体公司出售了 8 台蚀刻系统以及 6 台 CVD 和 ALD 沉积系统，同时该公司在 2019 年还售出 34 台熔炉以及 16 台清洗系统。 4. 沈阳拓荆获得 YMTC 4 种 PECVD（主要用于 SiN、SiO2 材料沉积）系统的订单，另外还从华虹和中芯国际收到二次订单。 5. ACMR 在清洁系统领域具有一定竞争力，他们的设备已经在 YMTC、华虹、华力以及 SK Hynix（OTC：HXSCL）安装。 技术能力 这些中国设备公司的技术能力如何？根据分析，NAURA 已经具有生产 5nm 芯片的能力，可与 AMAT 和同类产品媲美。另外，他们正在生产具有 14nm 制程能力的设备，而用于 7nm 和 5nm 节点的蚀刻和沉积设备还在开发中。 这里，认识下面三点很重要： 1. 技术节点不是一个固定的概念。例如，英特尔 10nm 制程的晶体管密度比台积电 SRAM 的 7nm 还略微高一点。如果从节点概念看，逻辑上台积电 7nm 制程的晶体管密度应该比英特尔的 10nm 制程高。 2. 尽管中国供应商具有 5nm 节点的制程能力，但这里还存在着一个疑问——如果没有 EUV 技术，他们能否实现 7nm 节点，这一点在之前关于 SMIC 的 SA 文章中有过讨论。 3. 根据之前的报告，中国的芯片产能只有 25％可以做到小于 20nm，该一节点技术已经有六年的历史了。2020 年第一季度，中芯国际的收入中只有 1.3％来自 14 纳米制程的芯片。
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