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    半導體核心技術,國產設備正在突圍!

    電子發燒友網報道(文/李彎彎)在芯片制造過程中,從前道到后道會涉及到上千道工序,大致會用到9大類設備,數百種不同的機臺。

    設備是半導體產業的重要環節,而一直以來不少種類的設備長期依賴進口,隨著中美貿易關系越來越緊張,國家對半導體設備國產化的重視程度也在提高。

    在市場需求的推動下,及國家政策的支持下,大基金及其他資本開始逐漸進入設備領域,企業也有足夠的資金和信心加大半導體設備的研發和投入。

    近年來,就有多家半導體設備廠商獲得融資,及科創板IPO,或者正在上市的途中,整體來看,國內半導體設備在部分細分領域開始取得進展,甚至實現突破。

    半導體設備廠商獲資本投資、科創板IPO募資,產品研發、產能擴展加速

    今年以來,就有多家半導體設備廠商獲得資本投資,包括京創先進、魯汶儀器、普萊信智能。同時半導體設備廠商科創板IPO也在加速,合肥芯碁前不久完成了科創板上市問詢,理想晶延進入上市輔導階段。另外,半導體專用設備廠商芯源微于2019年12月成功登陸科創板,近日公司的高端晶圓處理設備產業化項目正式開工。

    京創先進成立于2013年,全稱江蘇京創先進電子科技有限公司,是一家專業從事半導體材料劃切設備的企業,專注于半導體材料精密切磨領域。

    2020年7月31日,京創先進宣布完成數千萬人民幣A輪融資,由毅達資本領投,老股東順融資本、前海鵬晨投資繼續加碼。

    據介紹,京創先進目前已經研發出了8、12英寸晶圓劃切設備,打破了國外廠家長期壟斷的局面,公司12英寸全自動劃切機已經在2019年量產,2020年進入國內頭部封測廠。

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    AR9000精密全自動劃片機(圖片來源網絡)

    半導體精密劃片設備是半導體封裝領域的關鍵設備,當前日本的Disco和TSK兩家占領全球高達90%的市場份額。

    劃切機技術門檻高,尺寸越大設備越難做,比如,12英寸的劃切機要求在晶圓上刀頭全行程的偏差不超過32um,要達到這樣的精度,除了需要深入鉆研產品的各個細節,甚至連裝配車間的溫濕度都要精密控制。

    而當前國內半導體后道工藝的劃切設備滲透率非常低,8寸、12寸晶圓劃切設備基本被國外廠商壟斷,毅達資本合伙人劉晉表示,“京創先進打破了國外壟斷的局面,并實現了生產應用,其技術已經非常成熟,產品線完整,并得到了國內一線客戶的認可!

    京創先進表示,本輪融資將主要用于產品研發、產能擴充以及市場推廣等方面?梢灶A見,在更多資金的加持下,京創先進在導體精密劃片設備上將會更快取得新進展。

    江蘇魯汶儀器有限公司成立于2015年,由比利時魯汶儀器、中科院微電子研究所等共同注資成立,據介紹,該公司提出了ICP+IBE+PECVD多腔體刻蝕技術方案,配合公司專利技術的腔體在線清洗技術,有望解決困擾業界的磁性薄膜材料刻蝕難題,為MRAM存儲器的大規模量產提供可靠、經濟的刻蝕解決方案。

    2020年4月21日,魯汶儀器宣布完成過億元B輪融資,本輪融資由中科創星領投,中冀資本、中域資本、祥暉資本、紅星美凱龍、中杰投資等多家投資機構跟投,老股東漢唐周本輪繼續追投數千萬元。

    MRAM,全稱Magnetic Random Access Memory,是一種非易失性的磁性隨機存儲器,它擁有靜態隨機存儲器(SRAM)的高速讀取寫入能力,以及動態隨機存儲器(DRAM)的高集成度,而且基本上可以無限次地重復寫入。

    中科創星投資總監盧小保此前談到,“MRAM有望取代DRAM,甚至部分取代SRAM,成為通用型存儲器類型!

    MRAM核心難點在于薄膜沉積和磁性材料刻蝕,尤其是磁阻隧道結的刻蝕,目前工業界尚不能提供理想的刻蝕解決方案,魯汶儀器創造性的提出了多腔體刻蝕+腔體在線清洗技術,有望率先解決MRAM器件刻蝕的技術瓶頸,為MRAM存儲器的規模量產提供解決方案。

    魯汶儀器表示本次融資資金主要設備快速研發和迭代、市場拓展備貨等方面,資金的進入想必也會加速公司設備的快研發和迭代。

    普萊信智能成立于2017年,目前產品線包括半導體后端封裝設備以及高精密繞線設備。2020年3月,公司宣布完成Pre-B輪4000萬人民幣融資,由藍圖創投領投,老股東云啟資本跟投。

    據介紹,普萊信智能自主研發了8寸,12寸IC級固晶機,其中8寸固晶機已經在行業頭部客戶處試用,固晶機用于IC封裝環節,而該設備長期被ASM Pacific,歐洲BESI,日本日立等公司壟斷。

    普萊信智能研發的固晶機(圖片來自網絡)

    另外值得關注的是,普萊信智能正在跟中科院、國內LED芯片企業合作研發Mini LED巨量轉移設備,Mini LED巨量轉移是目前業內急需解決重點難題,普萊信智能本輪融資也將主要用于增加營運資金以及加大Mini LED巨量轉移設備的研發投入。

    芯源微是一家從事半導體專用設備的公司,產品包括光刻工序涂膠顯影設備(涂膠/顯影機、噴膠機)和單片式濕法設備(清洗機、去膠機、濕法刻蝕機),可用于8/12英寸單晶圓處理(如集成電路制造前道晶圓加工及后道先進封裝環節)及6英寸及以下單晶圓處理(如化合物、MEMS、LED芯片制造等環節)。

    2019年12月16日,芯源微正式登陸科創板,招股書顯示,公司計劃募集資金約3.78億元,將主要用于高端晶圓處理設備產業化項目及高端晶圓處理設備研發中心項目。

    近日,公司宣布其高端晶圓處理設備產業化項目正式開工,總投資5.28億元,據介紹,該項目將分2期建設,其中一期投資2.38億元,項目主要用于生產高端晶圓處理設備,包括前道涂膠/顯影機及前道單片式清洗機等。

    圖片來自芯源微招股書

    據介紹,芯源微生產的前道涂膠顯影設備通過在客戶現場的驗證與改進,在多個關鍵技術方面取得突破。截至目前,已陸續獲得了株洲中車、青島芯恩、上海積塔、寧波中芯、昆明京東方、廈門士蘭等多個前道大客戶的訂單。

    公司生產的前道 Spin Scrubber 清洗機設備已在中芯國際、上海華力等多個客戶處通過工藝 驗證,截至目前已獲得國內多家晶圓廠商的重復訂單。

    公司生產的光刻工序涂膠顯影設備與單片式濕法設備,已經從傳統的先進封裝領域、LED領 域拓展到MEMS、化合物、功率器件、特種工藝等領域,截至目前已累計銷售 800 余臺套,已作為主流機型應用于臺積電、長電科技、華天科技、通富微電、晶方科技、華燦光電、乾照光電、澳洋順昌等國內一線大廠。

    芯源微董事長、總裁宗潤福在高端晶圓處理設備產業化項目開工致辭中表示,“得益于芯源長期的技術積累和半導體行業的投資升溫,芯源訂單持續增長,擴產勢在必行!

    除了京創先進、魯汶儀器、普萊信智能、芯源微,近日合肥芯碁科已經完成科創板IPO問詢,理想晶延已經進入科創板上市輔導階段。

    合肥芯碁專業從事以微納直寫光刻為技術核心的直接成像設備及直寫光刻設備的研發、制造、銷售,主要產品及服務包括 PCB 直接成像設備及自動線系統、泛半導體直寫光刻設備及自動線系統、其他激光直接成像設備,產品功能涵蓋微米到納米的多領域光刻環節。

    理想晶延成立于2013年5月,是一家以CVD(化學氣相沉積)技術為核心,覆蓋半導體及泛半導體領域的高端設備供應商。公司于2019年底布局半導體智能裝備領域,收購了一家位于新加坡的高端半導體智能裝備公司,開始積極開拓中國大陸半導體智能裝備市場,并計劃在國內建設半導體智能裝備研發中心。

    國內半導體設備在部分細分領域逐漸實現突破

    就如文章開頭所言,芯片制造從前道到后道涉及上千個環節,將會用到數百種不同的機臺,如下圖,前道工藝包括擴散、薄膜沉積、光刻、刻蝕、離子注入、CMP、金屬化等,比如擴散會用到氧化爐、RTP設備、撤火退火設備;薄膜沉積會用到CVD設備、PVD設備、RTP設備、ALD設備、氣相外延爐等;

    光刻會用到涂膠/顯影、光刻機;刻蝕會用到等離子休刻機、等離子去膠機、濕法刻蝕設備等;離子注入會用到等離子去膠機、離子注入機;CMP會用到CMP設備、刷片機;金屬化會用到PVD設備、DVD設備、電鍍設備等,另外整個過程中都需要檢驗和清洗,需要用到兩測/檢驗及清洗設備。

    同樣,后道工藝也會涉及到諸多環節,需要用到非常多的設備。

    圖片來自國元證券

    一直以來,全球半導體設備市場主要由國外廠商主導,根據 VLSI Research 統計,從2019年全球半導體設備供應商營收排名來看,全球前五大半導體設備商占據了全球58%行業營收,包括美國的應用材料、泛林集團、科磊,日本的東京電子及歐洲荷蘭的阿斯麥(ASML)。

    圖片來自遠川研究所

    美國在等離子刻蝕設備、 離子注入機、外延生長系統、化學氣相沉積設備、濺射設備、退火設備、鍍銅設備、去膠設備、掩膜版制造設備、工藝檢測設備、圓片清洗設備、部分測試設備等方面占據優勢,日本在光刻機、涂膠設備、顯影設備、封裝及測試設備、氧化 /LPCVD 設備、等離子刻蝕設備、化學氣相沉積設備、檢測設備、傳送裝置等方面具有優勢,荷蘭則在高端光刻機方面居于國際領先地位。

    近年來,隨著國家對半導體產業的重視,國內半導體設備逐漸實現了從無到有、由弱到強的巨大轉變,并且在一些細分領域,出現了一批優秀的企業。

    比如,在硅單晶爐、刻蝕機、封裝設備、測試設備等壁壘相對低的領域,國產設備已達到或接近國外先進水平,且成本優勢明顯。例如晶盛機電生產的單晶硅長晶爐,其在投料量、自動化程度和晶棒尺寸等指標方面均已處于國際領先水平;中微半導體生產的 16nm 刻蝕機實現了商業化量產,并已進入臺積電 5 條生產線;北方華創生產的 CVD 設備已進入中芯國際 28nm 生產線,14nm 設備處于驗證期;硅刻蝕機已突破 14nm 技術,金屬刻蝕方面 14nm 技術成熟,目前已經進入8英寸主流硅晶圓廠。

    國內主要廠商半導體設備開發進度表(圖片來自國元證券)

    可見雖然國內半導體設備與國際大廠之前還存在差距,但近年來也取得了階段性的進展。

    小結

    除了各大民間資本陸續進入半導體設備領域,助力企業加大研發投入,項目擴產,行業人士預測,大基金二期投資也有望向半導體設備和材料領域傾斜。

    同時隨著國際產能向中國大陸轉移,下游新興應用市場給芯片帶來更多的需求、對芯片提出更先進制程的要求,半導體設備也迎來更高的市場增長,SEMI預計2020年半導體設備市場會有20.7%的增長,達到719億美。

    可以預見,國內半導體設備產業在政策支持、國家及民間資本加持、應用市場需求增長、企業不斷加大研發和產能擴張等多重因素疊加下,將會在更多細分領域取得進展、實現突破


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