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從新昇300mm大硅片來看半導體制造材料和設備的國產化進展

2023-01-14
來源:科聞社
關鍵詞: 硅片 半導體 新昇

半導體材料分為晶圓制造材料和封裝材料。半導體硅片(Semiconductor Silicon Wafer)則是晶圓制造的基礎。根據尺寸(直徑)不同,半導體硅片可分為2吋(50mm)、3吋(75mm)、4吋(100mm)、5 吋(125mm)、6吋(150mm)、8吋(200mm)、12吋(300mm)。當前,在摩爾定律影響下,半導體硅片正在不斷向大尺寸的方向發(fā)展,目前8吋和12吋是主流產品,合計出貨面積占比超過90%。

在大尺寸硅片領域,成立于2014年的上海新昇,最近達成了12吋硅片累計600萬片的出貨,產品分為12寸的拋光片和外延片。近日,新昇半導體科技有限公司采購總監(jiān)劉大海結合新昇300mm硅片制造,具體介紹了300mm硅片制造材料和設備的國產化進展。

據劉大??偙O(jiān)介紹,大陸企業(yè)12吋硅片的需求和供應情況,從2022年至2025年,市場預期是增長的。從目前來看,2022年大陸企業(yè)需求為95萬片,國內產能為100萬片。而及至2024年,國內需求為205萬片,國內產能將達300萬片。

劉大海說,過去五年間,300毫米硅片材料國產化取得巨大的進展。從2017年量產開始,三分之一的材料實現了國產化,總的占比只有百分之十幾,到2021年,有三分之二金額的主要材料已經完成國產化,進入了量產階段,另有四分之一金額的材料都在國內找到了合作方。應該說,部分的產品開發(fā)還是需要資源和精力的投入。

具體說來,在晶體生長領域,最主要的材料就是多晶硅,國內的代表廠商,如江蘇鑫華就通過了認證,滿足了國產化需求。石英坩堝,主要供應商寧夏源聚芯、浙江美晶,這兩家的認證處于基本可用于可用這個水平之間。摻雜,目前,還沒有可靠的國產供應商。

在拉晶階段,迫切需要的是穩(wěn)定的液氦。劉大??偙O(jiān)說,最期望尋找國內穩(wěn)定的氣源。熱場石墨件,關注純度、機械性能、電學性能,國內有廠商可以做,但要求側重點有差別。各種涂層件,也是在拉晶及其它高溫工藝使用的零件,要求純度和保溫性能。熱層保溫氈,屬于拉晶熱場零件,也是需要高保溫以及純度。在切磨兩個領域,國產化材料做得比較好。主要包括碳化硅粉、冷卻液、切割線機石、晶圓周轉盒、一般化學品,都是在可用的標準上,與國外產品差別不大。

在拋光、外延、清洗包裝這個階段,劉大??偙O(jiān)說,當前國產化的材料需求較多,Carrier晶盛機電正在開發(fā)中,拋光液、拋光墊是由安集、新安納、昂士特等開發(fā)和評估中。過濾器,杭州科百特的產品比較滿意,批量通過認證,很接近國際領先水平。在氣體部分,氯化氫氣體上,部分通過驗證的廠商,在我們的應用中,已經達到世界最好的水平,這也是這幾年國產化項目帶來的驚喜。

但是,在拋光、在外延、清洗包裝上,還有很多的材料沒有得到突破,還沒有國產供應商。拋光部分有粗拋液等十多項,外延和清洗部分包括純水拋光樹脂等七項。主要要求,還是要加工晶片的平坦度、顆粒純度上面。

至于設備部分,劉大??偨Y說,在新昇剛量產的2017年,有限的國產設備可用,在金額占比上忽略不計。過去五年里,有了很大的進展,有三分之一的設備種類和金額通過了認證,可以正常使用。有四分之一的種類和40%的金額,供應商有產品,正在驗證中,其余的部分,多數也找到開發(fā)的供應商。極少數設備在尋找供應商中。設備方面的進展,與材料相比,更有進步。

分工藝段來看,拉晶、晶棒加工基本都有設備通過國產化認證,設備可用到好之間,滿足需求。其它的線割片機、邊緣研磨機等,也有國產供應商在做樣機。外延和清洗以及包裝方面,外延反應爐、槽式清洗機、晶盒清洗機,仍然是處于待評估、待驗證、待開發(fā)的狀態(tài)。但單片清洗機、快速退火爐上面,有國內廠商通過了驗證,滿足了需求,而且與國外的差別并不大。在量測設備上,雖然過去幾年涌現了許多供應商,但因為開發(fā)周期長,交付周期較長,同時認證時間也較長,因此,還沒有太多設備通過驗證。通過驗證的一些設備,我們認為是可以達到國外同等水平,甚至超過國外水平。待評估的一些中,有些設備很快可以突破。但量測設備上,因為品類小,開發(fā)者少。

在總述大硅片生產對國產設備和材料的需求后,劉大海總監(jiān)總結說,基礎材料和零件仍是國產化的薄弱環(huán)節(jié)。一是一些零件和材料通過我們的驗證,但成本上高居不下,沒有辦法與國外的廠商比拼。二是在行業(yè)需求旺盛的時候,供應也沒辦法得到保證,這樣的國產化,對于客戶來說,有時候會成為負擔。三是硅片設備的國產化,有著過時不候的“特征”。國外廠商設備交期過長,導致采購決策被迫提早做出,如錯過時機,市場規(guī)模會大大縮小,國產設備開發(fā)需要分秒必爭。四是在設備和材料領域,市場總體需求小的材料和設備,也無利可圖。這更是國產化的難點。比如拋光液、拋光墊使用較少,開發(fā)上優(yōu)先級較低。

雖然難點多多,但是在本土廠商的努力下,半導體設備和材料領域的一些廠商還是具備國際競爭力的,故而,劉大??偙O(jiān)在最后表示,我們希望這些廠商在國際上獲得成功,并且,繼續(xù)推出更高性能的產品,斬獲更大的市場。



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