《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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    • 来源专题:集成电路
    • 编译者:shenxiang
    • 发布时间:2018-11-09
    • 2018年10月30日,对国内半导体行业来说,应该是被记入历史的日子。美国人开始对中国半导体企业下手了。美国政府于当天宣布,将福建晋华集成电路有限公司(简称:晋华)列入美国产品禁止出口的“实体名单”。美国政府给出的理由是,晋华将要生产的记忆体芯片将威胁到美国军用系统芯片供应商的生存能力。 美国给的理由,表面上是令人费解的。晋华何许人也?是一家成立于2016年,处于设备安装阶段还未投产的新企业,毫无疑问,美国如果真正实施禁令,该公司将无法完成生产线,几百亿的投资将打水漂。晋华产品是DRAM内存(上述的记忆体芯片),采用从台湾联电引进的28nm技术,与行业领跑者的韩国三星电子、美国美光科技公司最新技术的1×nm也相差近两代。由此来看,美国人提到的“威胁”仅是说辞而已,回想2018年初的“晋华vs美光科技”的知识产权诉讼纠纷,想必美光科技对美国政府的政治游说起到了很大作用。10月31日,晋华技术来源的台湾联电也宣布暂停对晋华的技术协助。晋华项目及中国半导体行业何去何从,众人关切! 当前的中美贸易战,美国的最终目的之一是压制包括半导体在内的中国高端制造的发展,确保自己的全球优势地位。意外的是,战火如此迅速烧到了半导体行业。如果说中兴事件是美国给中国半导体提了一个醒,这次的晋华事件是给国内半导体企业的一个正式警告。处于刚要发力阶段的中国半导体国产化一旦威胁到美国企业的市场空间,美国势必会强化施压力度。 中国半导体行业该如何应对这场博弈? 长期战略如何设计? 本文通过整理当年的“美日半导体贸易战”的经过,希望给国内半导体同仁带来一些有价值的参考信息。 1. 导 读 20世纪80年代后期,日本半导体制造商称霸全球。1988年占据全球制造商Top10半壁的 NEC、东芝、日立、富士通、三菱等公司,如今或灰飞烟灭、或改姓出嫁。扛着日本半导体大旗的东芝Memory公司,不经意间其会长(董事长)变成了美国人。 日本半导体制造在20世纪90年代的没落,其原因有:日本泡沫经济的破裂、日本终端电子产品竞争力下降、日本半导体企业间的内耗(高峰时达30多家半导体企业)、电脑网络革命带来的半导体行业洗牌等。其中,从80年代初期开战并持续十三年的“美日半导体贸易战”也影响巨大??? 2. 前 奏 “针对特定行业,为了达到抢占全球市场为目的,某国政府长年实施了包括顶层设计/资金支援/市场调控在内的政策”。 看官,你猜,这个“某国”是哪国? 这是1983年美国跨国半导体公司发表的文章,这里的“某国”别无旁他,是日本。原文并没有卖关子,实名指向日本。这边文章发表的稍早前,美国半导体协会也发表类似文章,批判日本半导体企业严重损害美国企业利益,而且矛头直指日本政府实施的产业导向政策。 同年,爆发“美日半导体摩擦”。 1983年,美日两国政府间组建有关半导体贸易的协商工作组,开始对话。然而,那句话叫什么来着? “该是你的,躲也躲不掉”。84年洛杉矶奥运会拉动了电视机/录像机的巨大消费,再加上电脑风暴,带来了巨大的半导体需求,再次让日本半导体企业赚的盆满钵满。85年受到奥运会特需的反弹,市场急速降温,这让本就处于被动的美国半导体企业日子更艰难,裁员、收缩生产、整编,一片江河日下的破落景象。 美国人快要气炸了! 3. 开 战 1985年,微软针对日本7家半导体厂家的DRAM开始反倾销诉讼,AMD与NS公司(美国国家半导体,后被TI收购)也跟进群殴。事情越闹越大,时任总统的里根也亲自给商业部下达命令,调查日本的倾销问题。经过几个月折腾,在1986年9月日本通产省(商务部)被迫与美国商业部签定了“日美第一次半导体协议”。 主要内容是,限制日本半导体对美出口、扩大美国半导体在日本市场份额。 然而,不知日本小兄弟是有意还是无意,总之美国大哥远没有满意。美国于1987年进一步发表针对日本在第三国倾销的报复措施。里根总统再次亲自出马,以日本未能遵守协议为由发表对日本产电脑/电视等征收100%的报复性关税。另外,美国政府阻止富士通对Fairchild公司的收购、等,美国人的报复措施遍地开花。 美日关系在此时进入二战后最坏时期。 顺便提一句,1987年美国诞生IC设计企业,以台积电为代表的代工厂也陆续创立。 4. 抗 衡 日本半导体厂家在这种巨大压力下,耐心搞研发,以技术抗衡。其后,1MB的DRAM市场份额最高时拿到全球90%,作为当时最高端的4MB的DRAM也席卷世界。最终,日本半导体企业在1989年获得全球一半以上市场份额,称霸一时。 盛极必衰。日本企业凋落的钟声也同时敲响。 美国企业以专利为武器增加对日本企业的攻击。代表案例有,1989年TI公司在日本时隔30年取得基尔比专利,这迫使日本半导体企业随后支付了数十亿美金的专利费。 1991年6月,“日美第一次半导体协议”到期。美国继续强迫日本签订“日美第二次半导体协议”。新协议主要内容为,撤销上述的100%报复关税,增加“1992年底以前外国半导体产品在日本市场占有的份额能超过20%”等内容。 5. 尾 声 1992年以后,以英特尔为代表的美国企业获得转机,依靠网络的兴起重新回归世界盟主。同时期,疯狂学习日本DRAM技术的韩国三星地位渐渐突显。 随后,微软于1993年发表Windows系列产品,以此为基础,美国企业重新夺回半导体霸权。在音响家电半导体中独占鳌头的日本企业,渐渐衰弱。 “日美第二次半导体协议”到期的1996年,在美国企业再次崛起的背景下,美国政府没有提出续签要求。美日半导体摩擦自1983年开始,历经13年后走进历史。 6. 现 状 1).日本 日本半导体企业的霸主地位虽已成过往烟云,但至今仍是全球主要制造基地之一。索尼的图像传感器 、 瑞萨电子(Renesas Electronics、NEC/三菱/日立的半导体业务合并公司)的微控制器、包括功率半导体等领域,处于领头羊地位。更需要强调的是,日本的半导体设备与原料技术独树一帜。特别是材料,硅片、光罩、光阻、CMP材料…… 全球哪家半导体厂家敢说不用日本的材料呢? 日本人认真研发的态度,成就了其在半导体行业依旧不可动摇的地位。 2).美国 老美变得更加聪明了。 打压日本半导体时,日本已经实际威胁到了美国企业的地位。这次针对中国,是发生在中国半导体企业处在襁褓之时。 美日贸易战大体分三段,第一段是60年代开战的以纤维、纺织品为代表的轻工业,第二段是70年代开战的以钢铁为代表的重工业与家电,第三段是80年代开战的汽车、半导体等技术行业。因为中国发展太迅速,针对中国,把对日本的第一段和第二段一窝蜂全上,现在看来第三段也要开始了。美国对威胁到自己利益的国家实施打压策略是不会有变化的。唯一不同的是,日本是美国的小弟,不敢与老大哥真正撕破脸皮。 无论是意识形态还是自身利益,中国不可能也不会和日本一样。 3). 中国 纵观电子行业发展史,本国终端产品的强大会带动半导体产业的发展。电脑成就英特尔,音响家电成就NEC等日本企业,微软成就英特尔第二春,苹果带出高通,三星手机带出三星电子。我国的华为也培养了势头强劲的海思半导体。 中国在人工智能、自动驾驶等行业的研究深度已凸现优势,这极有可能会带出我国的相关半导体龙头企业。 机会就在眼前! 能否把握住机会,一是技术研发,二是资金投入。关键还是能否耐得住寂寞,潜心搞研发。OECD (经济合作与发展组织)在2017年发表的数据显示,2015年世界主要国家(地区)投入研发费用占GDP比率,前三位是韩国4.23% ,日本3.29%,台湾3.05%。美国2.79%排第五,中国2.07%排名第七。韩国/日本/台湾的研发费用中,以半导体为主的电子行业为主要投资产业,这造就了其半导体产业的强大。也可以反过来说,半导体的强大拉动了研发费用规模。其本质一样,需要烧钱。 我国已经在资金层面开始发力。潜心研发技术是取胜的根本之道。 还有一个大问题是人才的缺乏,主要是研发和一线工程师。即使企业重金聘请到一两个顶级技术专家,但如果没有大量优秀工程师的支持,产品良率就不可能上来。良率控制是半导体企业的生命线,低良率导致公司亏损,无法进行新技术投资,进入恶性循环从而很快被淘汰。半导体行业的技术更新速度,大家是清楚的,然而培养一个工程师,却需要5年~10年。 新建的半导体企业已经开始大量互挖工程师,这对我国半导体发展整体来讲,是不好的现象。把有限的人才集中到几家重点培养企业,再依靠企业培育新人,形成阶梯性人才体系是必要的。否则,欲速则不达。
  • 《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。