近年來(lái),半導體產(chǎn)業(yè)風(fēng)云變化,中美兩國貿易戰持續上演,從“斷供芯片”到打壓中國半導體企業(yè),國內半導體產(chǎn)業(yè)面臨巨大的進(jìn)口壓力。根據中國國際招標網(wǎng)數據統計,先進(jìn)封測設備國產(chǎn)化率整體上不超過(guò) 5%,個(gè)別封測產(chǎn)線(xiàn)國產(chǎn)化率僅為 1%,大幅低于制程設備整體上 10%-15% 的國產(chǎn)化率。
在半導體產(chǎn)業(yè)中,上游設備是半導體產(chǎn)業(yè)的重中之重,始終是懸在中國半導體產(chǎn)業(yè)頭上的“達摩克利斯之劍”。當前,半導體行業(yè)正處于周期性向成長(cháng)性轉變的過(guò)程中,而作為上游的半導體設備行業(yè)也開(kāi)啟了其持續增長(cháng)之路。如何給封裝測試廠(chǎng)提供更好的設備,泰研半導體傾注十年的心血,扎根先進(jìn)封裝設備研發(fā),完成了這項行業(yè)使命。目前已具備為全球著(zhù)名的恩智浦、日月光等封裝廠(chǎng)提供先進(jìn)設備的實(shí)力,給行業(yè)交上了一份極其亮麗的答卷。
專(zhuān)注先進(jìn)封裝設備研發(fā)
隨著(zhù)后摩爾定律時(shí)代的到來(lái),傳統封裝已經(jīng)不再能滿(mǎn)足需求。傳統封裝的封裝效率(裸芯面積 / 基板面積)較低,存在很大改良的空間。芯片制程受限的情況下,改進(jìn)封裝便是另一條出路。舉例來(lái)說(shuō),QFP封裝效率最高為 30%,那么 70% 的面積將被浪費,DIP、BGA 浪費的面積會(huì )更多,因此需要解決在原來(lái)的基礎上升級設備。而先進(jìn)的封裝設備就能很好解決這些問(wèn)題。
半 導 體 先 進(jìn) 封 裝 主 要 包 括 倒 裝 類(lèi)(FlipChip,Bumping)、 晶 圓 級 封 裝(WLCSP,FOWLP,PLP)、2.5D 封裝(Interposer)和 3D 封裝(TSV)等。以晶圓級封裝為例,產(chǎn)品生產(chǎn)以圓片形式批量生產(chǎn),可以利用現有的晶圓制備設備,封裝設計可以與芯片設計一次進(jìn)行。這將縮短設計和生產(chǎn)周期,降低成本。
從整個(gè)半導體行業(yè)來(lái)看,半導體制備主要分為 IC設計—晶圓制造—封裝測試,而泰研半導體主要集中在封裝環(huán)節的設備研發(fā)。泰研半導體董事長(cháng)張少波表示,“封裝是一個(gè)大項目,封裝環(huán)節也包括很多細分領(lǐng)域,其中封裝測試的流程又可分為前端 - 中端 - 后端。所謂的前端就是在打線(xiàn)、固晶、晶圓切割方面;中端是封裝;封裝后端就是切晶成型以及其他還需做鍍膜和其他的輔助工藝。泰研半導體主要集中在先進(jìn)封裝后端及提供先進(jìn)工藝。就目前而言,在 5G、物聯(lián)網(wǎng)等大趨勢推動(dòng)下,為解決一些功能性的需求,先進(jìn)封裝端屬于新的發(fā)展環(huán)節,設備需要新購。”
目前,我國半導體封裝企業(yè)大概有 400 多家,且主要集中在傳統封裝領(lǐng)域,且大部分資金都投入在傳統封裝領(lǐng)域,導致國內先進(jìn)制造工藝鏈缺失,產(chǎn)業(yè)自主安全性差。如今,先進(jìn)封裝比較成熟是臺積電、日月光等臺灣廠(chǎng)商;中國大陸的長(cháng)電、華天、通富也才開(kāi)始涉及,封裝領(lǐng)域也主要偏向晶圓單位延伸,很少涉及先進(jìn)封裝技術(shù)。整體來(lái)看,中國大陸先進(jìn)封裝還處于起步階段,先進(jìn)封裝技術(shù)上比較薄弱。
泰研半導體是國內為數不多專(zhuān)注先進(jìn)封裝設備的廠(chǎng)商。張少波表示,“跟傳統封裝廠(chǎng)相比,泰研半導
體優(yōu)勢主要體現在先進(jìn)封裝領(lǐng)域新的設備和制程工藝技術(shù)。目前,先進(jìn)封裝在中國大陸還無(wú)法大量量產(chǎn),國內的企業(yè)缺乏新工藝的研發(fā)。比如,鐳射設備和鍍膜設備主要為臺企和韓企,中國大陸企業(yè)還達不到行業(yè)的最高要求。”先進(jìn)封裝是未來(lái)電子產(chǎn)業(yè)鏈最主要的競爭點(diǎn)和技術(shù)綜合點(diǎn)。他認為,晶圓、IC 設計、系統廠(chǎng)商都會(huì )往封裝方面延伸,其對設備與材料的需求也會(huì )越來(lái)越大,而先進(jìn)封裝設備的發(fā)展會(huì )推動(dòng)整個(gè)行業(yè)追趕上國外技術(shù)水平。而泰研半導體聚焦封裝設備領(lǐng)域,在幫助產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)加快量產(chǎn)、提高良率與可靠性的同時(shí),還進(jìn)一步降低了設備成本。
進(jìn)入恩智浦半導體設備供應鏈
2008 年之前,我國半導體設備基本全靠進(jìn)口。因此,國家設立了國家科技重大專(zhuān)項——大規模集成電路制造裝備及成套工藝科技項目(簡(jiǎn)稱(chēng) 02 專(zhuān)項)研發(fā)國產(chǎn)化設備。但由于設備制造對技術(shù)和資金需求的要求非常高,涉足半導體設備的廠(chǎng)商屈指可數。
張少波表示,半導體設備嚴重缺失的另一大原因在于半導體設備研發(fā)周期長(cháng)、投入大。他指出,雖然目前國產(chǎn)半導體設備廠(chǎng)商在工藝制程上的研發(fā)已經(jīng)有所突破,但要實(shí)現穩定量產(chǎn)還有一定的距離,“其中,非常關(guān)鍵的是要有試錯的機會(huì )。試錯的周期通常長(cháng)達一年甚至數年。”然而,現實(shí)情況是國內的封裝廠(chǎng)商不敢使用國產(chǎn)化設備,都不愿意充當小白鼠,這在很大程度上延緩了半導體設備國產(chǎn)化進(jìn)程。
為了獲得訂單,目前國內設備廠(chǎng)商大多提供 DEMO樣機給客戶(hù),通過(guò)客戶(hù)驗證測試并上線(xiàn)生產(chǎn)、驗證客戶(hù)下達采購訂單并付款,這些需要經(jīng)歷一段漫長(cháng)的階段。張少波表示,“最難克服的困難就是驗證設備。如果得到客戶(hù)認可,愿意提供驗證機會(huì ),客戶(hù)就需要組織大量的技術(shù)人員對接,并且全程配合、參與。設備驗證過(guò)程會(huì )涉及各個(gè)環(huán)節的細節把控,需要保證每個(gè)環(huán)節能夠順利進(jìn)行,設備和人員必須都要具備足夠的實(shí)力,才能達成交付。一臺設備完成交付,周期需要一年甚至更久。”
從最初只為日月光提供鐳射的小團隊開(kāi)始,泰研半導體在先進(jìn)封裝設備研發(fā)方面已經(jīng)具備了十年的行業(yè)經(jīng)驗,無(wú)論從團隊的實(shí)力還是試錯經(jīng)驗都比其他企業(yè)更具優(yōu)勢。張少波表示,相對國內嚴重缺乏研發(fā)封裝設備專(zhuān)業(yè)人才的發(fā)展現狀,泰研半導體在成立之初就非常重視核心技術(shù)團隊的打造,且自身不斷培養行業(yè)人才,目前已經(jīng)組建了包括軟件架構、機構設計、工藝方面的專(zhuān)業(yè)人才隊伍,甚至部分工程師擁有擁有 20-30 年的行業(yè)技術(shù)經(jīng)驗。因此,在先進(jìn)半導體封裝領(lǐng)域,泰研半導體才有底氣不斷挑戰自己,向全球半導體知名企業(yè)提供設備。
能夠為全球知名的半導體公司恩智浦提供先進(jìn)封裝設備,足以證明泰研半導體在先進(jìn)封裝設備領(lǐng)域的領(lǐng)先實(shí)力!眾所周知,恩智浦是歐洲半導體產(chǎn)業(yè)的“三巨頭”之一,自 1987 年以來(lái),幾乎從未跌出全球半導體企業(yè) 20 強。恩智浦在半導體領(lǐng)域非常注重內在技術(shù)實(shí)力,同樣在選擇封裝設備的同時(shí)也會(huì )對設備廠(chǎng)提出更高的要求。張少波表示,“泰研半導體成為恩智浦的設備供應商,也不是一蹴而就的,在交付設備之前,已潛心研發(fā)了八年之久,和客戶(hù)一起累計投入研發(fā)資金包括試錯成本數千萬(wàn)元。”截至目前是中國大陸唯一一家為恩智浦提供設備的廠(chǎng)商。泰研半導體為恩智浦提供半導體設備,很大程度上堅定了服務(wù)國內封裝廠(chǎng)的信心,也為實(shí)現先進(jìn)半導體封裝設備國產(chǎn)化提供了標桿性的探索與實(shí)踐。
遠期聚焦半導體鐳射 +Plasma 晶圓切割
先進(jìn)封裝的需求上升加速了市場(chǎng)的投資擴產(chǎn),進(jìn)而帶動(dòng)先進(jìn)封裝設備需求迅速提升。相關(guān)數據顯示,2019 年全球先進(jìn)封裝設備市場(chǎng)體量在 3.8 億美元,預計每年增速在 10%,2025年將達到 6.73 億美元。其中,大中華地區受產(chǎn)業(yè)政策的刺激和貿易戰進(jìn)口替代的因素影響,在全球占比約 70%,即市場(chǎng)將達到 4.37 億美元。因此,不難看出,未來(lái)先進(jìn)封裝將是半導體產(chǎn)業(yè)競爭的重要方向之一。
從全球半導體產(chǎn)業(yè)格局來(lái)看,先進(jìn)半導體封裝主要集中在中國臺灣地區。因有高通、英偉達、德儀等半導體企業(yè)訂單的支持,臺灣先進(jìn)封裝廠(chǎng)可以不停地擴產(chǎn)。張少波表示,“中國大陸先進(jìn)封裝廠(chǎng)商缺少下游先進(jìn)工藝客戶(hù)的支持,導致我國先進(jìn)封裝發(fā)展比較緩慢,也很難達成量產(chǎn)。與此同時(shí),沒(méi)有下游客戶(hù)的支持,也無(wú)法實(shí)現半導體設備的優(yōu)化升級,F在市場(chǎng)上面臨的問(wèn)題是,消費終端也需要引進(jìn)先進(jìn)的工藝,但又缺乏技術(shù),中游企業(yè)對先進(jìn)封裝有需求,但是又沒(méi)有成熟的工藝,導致無(wú)法量產(chǎn)。”
為了彌補先進(jìn)封裝設備的缺口,泰研半導體在專(zhuān)注半導體先進(jìn)封裝設備研發(fā)、提供高性?xún)r(jià)比設備的同時(shí),還不斷優(yōu)化提升相關(guān)配套服務(wù)。 張少波表示“目前很多企業(yè)僅提供半導體設備,不提供后端成套工藝及后續服務(wù),制程工藝的前中后道工序是互為關(guān)聯(lián)并相互影響的,很多企業(yè)只是專(zhuān)注在自身設備的工藝解決的問(wèn)題,沒(méi)有能力去解決客戶(hù)前道或后道工序的技術(shù)問(wèn)題。但是泰研半導體除了提供設備還會(huì )幫客戶(hù)解決我設備生產(chǎn)工序之前和之后的工藝問(wèn)題。此外,泰研半導體也會(huì )跟客戶(hù)去推廣全新的工藝,提供相應的工藝和設備服務(wù)。目前公司已經(jīng)完成了整個(gè)半導體基礎軟件架構研發(fā),且針對客戶(hù)需求在封裝設備做降維設計,提供更多適應客戶(hù)需求的產(chǎn)品與服務(wù)。”
張少波也指出,“毋庸置疑,半導體國產(chǎn)替代之路還很長(cháng),尤其是高端半導體設備領(lǐng)域,一定不是一家企業(yè)單打獨斗,肯定是產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同發(fā)展。中國半導體要追趕國際水平,無(wú)論在上游、中游都必須走國產(chǎn)化道路,需要全行業(yè)全力以赴,共同推動(dòng)半導體產(chǎn)業(yè)達到國際水平。”
在半導體封裝設備領(lǐng)域,泰研半導體儼然成為先進(jìn)封裝領(lǐng)域不折不扣的黑馬,用實(shí)力為行業(yè)提交了一份完美的答卷。關(guān)于企業(yè)未來(lái)發(fā)展規劃,張少波表示,“未來(lái),泰研半導體將聚焦半導體切割領(lǐng)域,進(jìn)一步研發(fā)出行業(yè)領(lǐng)先的半導體設備,F階段我們已研發(fā)出 50μm 以?xún)日浊懈钤O備,如果市場(chǎng)一旦采納,我們將會(huì )是中國大陸唯一一家鐳射 +Plasma 切割晶圓的半導體設備廠(chǎng)商!”
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