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这个低调的市场原来对于芯片制造良率如此重要!

发表于 2021-04-05 19:27:05
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随着摩尔定律继续向前演进,芯片线宽变得越来越小,开发新工艺的难度越来越大,其成本也随之不断提升。为了解决高昂的成本问题,厂商开始严格控制半导体制造过程中的产品良率。


在这个过程当中,颗粒、杂质和污染控制变得极为重要。而优质的过滤解决方案,则可以有效延长生产过程中化学品的使用时间,延长设备使用寿命,减少生产缺陷,确保整个生产工艺流程的稳定,从而全方位提高芯片制造的良率、降低生产成本。

尤其是在市场追逐先进工艺、晶圆产能又频频出现紧缺的情况下,关乎芯片制造良率的问题再次受到了业界的关注。由此,我们也注意到了芯片良率背后的市场——过滤、纯化和分离解决方案市场——这个通常被忽视的部分,到底是个怎样的市场。

芯片制造过程中的影子


近些年来,芯片制造这一话题备受业界关注,由此,与芯片制造相关的半导体材料、半导体设备等方面的发展均受到了业界的关注。这些领域也被业界视为是半导体上游市场,也是芯片制造的关键,而对于材料和设备的发展而言,过滤、分离市场则是这些领域的一个重要组成部分。对于半导体市场来说,过滤市场的身影无处不在却又容易被忽视。

众所周知,光刻是半导体行业的关键技术驱动力,包括 DUV 光刻胶,顶部和底部抗反射涂层,浸没式光刻的应都推动了工艺的进步。但在这个过程当中,每个步骤都有可能在晶圆表面引入有害颗粒污染、微气泡空隙缺陷和金属污染。这就使得光刻胶制造商需要粗滤过滤器和终端用户使用的终端分配过滤器,来防止非预期颗粒在半导体芯片制造过程中沉积到晶圆表面。

此外,芯片制造过程中所采用的其他材料也会影响最终晶圆生产的良率。其中包括了对晶圆表面平整度的要求的提升,因此,也促生了对CMP抛光材料的需求。而过滤器则是抛光系统中重要的一部分——一般情况下,半导体抛光系统内通常需要3个浆料过滤器,用以去除较大的研磨颗粒,并维持所需的研磨颗粒配方和化学构成,实现许多不同半导体工艺性能的最大化。

先进工艺制造也离不开半导体设备,而先进设备则随着工艺要求的提升,对各类高纯气体的使用量急剧上升。为了达到和保持这些气体所需的高纯度,合适的过滤器选择同样至关重要。而颗粒去除等级并不是选择各种过滤器产品的唯一标准,还必须考虑过滤器排出有害杂质和脱落颗粒的能力。

对于半导体设备本身来说,化学品对设备的侵蚀同样也需要过滤器来保障其使用寿命。控制流体发生污染会导致设备关机,甚至会影响生产效率,因此污染控制是半导体器件制造中最重要的问题之一。而过滤器则可将流体污染物降至最低,避免关键零件遭到破坏,确保机台以峰值效率进行工作。

可以说,过滤、分离、纯化这一步骤几乎贯穿了整个芯片制造环节。

一个低调的巨头


过滤、分离、纯化这个市场也是随着半导体产业发展而成长起来的。在这个过程中,也出现了一些巨头企业。其中,就包括颇尔公司(PALL CORPORATION,以下简称颇尔)。


根据公开资料显示,从微处理器和个人电脑开始广泛应用和普及的八十年代开始,颇尔就已经在致力于半导体解决芯片制造过程中的杂质和污染物问题。在此期间,颇尔专门成立了微电子事业部来助力这块业务的发展。从此之后,颇尔的微电子事业部一直都伴随着半导体产业不断成长。

据颇尔中国微电子事业部中国区总经理李涛介绍,2012年,智能手机的发展成为了芯片需求增长的一个重要发力点,在此期间,颇尔微电子事业部在全球率先推出了2nm HPDE过滤器,并成功为多个行业领先Foundry的16/14nm制程的研发和量产提供支持,这极大地促进了颇尔深入到前沿芯片的制造中去。

(图:颇尔中国微电子事业部中国区总经理李涛)

2015年是半导体行业发生大并购的一年,在这一年当中,颇尔也经历了一次升级。根据相关报道显示,丹纳赫集团于2015年以138亿的价格收购了颇尔。借以本次收购,颇尔在半导体方面的业务也得到了很大的提升。李涛表示:“被丹纳赫集团收购后,颇尔微电子事业部在研发上的投入得以进一步加大,受益于此,颇尔在新产品迭代方面也加快了步伐。”

随着芯片制造的复杂度不断提升,市场对过滤和纯化的精度也越来越高,颇尔也在不断向前发展。据半导体行业观察了解,经过多代的技术更新,颇尔率先推出了多款行业领先的过滤和纯化解决方案。以此,颇尔在半导体行业的过滤和纯化方面也已经成为了行业中第一梯队的一员,英特尔、台积电、三星、美光等全球主流芯片生产企业均与他们有着多年的合作。与龙头企业的紧密合作,也让颇尔在半导体方面的业务收获颇丰。

迄今为止,颇尔专注过滤技术已有75载,其微电子事业部的业务也覆盖了芯片制造的各个关键工艺,公司可提供适用于工艺气体、研磨液、光刻胶、湿式蚀刻化学品等各类工艺消耗品的过滤解决方案。


颇尔中国市场的发展机遇


在过去发展的数十年中,全球半导体产业也发生了许多变化。在这其中,需要强调的是晶圆代工模式的兴起,晶圆代工厂的崛起使得半导体行业的制造中心向亚洲转移,这也影响了颇尔微电子事业部在全球的布局。

“为顺应这一趋势,颇尔在日本筑波和中国北京加大了研发和生产投入,设立研发中心和生产基地,目前我们80%以上的产品来自日本”,李涛表示:“与此同时,颇尔也注意到了中国半导体产业的发展,这是颇尔极为看重的一块市场。”

根据IC Insight的报告,中国是全球最大的半导体市场,预计到2024年将占据全球半导体市场的40%,与此同时,预计在2024年,中国市场所使用芯片的国产化率将达到20.7%。在颇尔看来,这两组数据充分说明了中国芯片市场,特别是芯片制造市场的巨大潜力。


为了契合中国半导体发展的这一趋势,也为了贴近国内本土客户应用需求,颇尔开始加强本地研发项目,旨在解决客户在生产过程中的新需求。颇尔在北京、上海、武汉、南京、合肥、大连等地进行了布局,其中,位于北京亦庄的工厂还可以生产相关的过滤设备。据李涛介绍,随着中国半导体产业的发展,颇尔计划将更多的产品转移到北京工厂进行生产。

在这种势头之下,中国半导体产业的成长也为颇尔带来新的发展机会。据李涛介绍,在过去5年中,颇尔微电子业务在中国的年平均增长率超过20%。

李涛认为,改革开放40年来,中国已经在诸多领域实现了从量变到质变的突破,同时中国早已成为全球最大的电子消费品市场,全球最大的电子产品生产制造中心,在政策引导、资金支持、终端推动,三大合力之下,中国必将成为全球半导体产业的中坚力量。

颇尔公司进入中国市场二十多年来,始终秉持“立足中国,服务中国”的概念。就微电子事业部而言,公司更是提出了“共享全球科技,助力智慧中国”的理念。李涛希望能够利用颇尔在全球的技术优势,为中国芯片制造事业尽绵薄之力。

在该理念的指导下,颇尔更愿将之付诸于行动来表达。据李涛介绍,中国公司组建了一直60多人的研发团队进行微电子事业部相关的本土研发。2019年以来,半导体贸易环境发生了诸多变化,颇尔微电子事业部得到贸易合规部的大力支持,快速建立了内部流程,积极响应客户提出的各种需求,充分保障了客户的供应链。李涛介绍:“截止到2020年末,颇尔的努力受到了国内一线Fab的诸多好评。”


人才是颇尔发展的重要支柱


在与李涛的沟通当中,她曾多次提到人才对于颇尔微电子事业部成长的重要性。她表示:“专业型人才和复合型人才共同发展战略,既保障行业知识储备和对于业务理解的深度,又提高团队的多元化和创新力。”

据李涛介绍,颇尔微电子事业部很大一部分员工都已在公司工作数十年。这些具有深厚经验的员工能够帮助公司和团队快速成长,他们也是公司的一种财富。

“颇尔为员工创造了一种归属感”,颇尔SEMI-OEM全国销售经理孟佳颖表示:“公司为员工创造了一个很大的可施展平台。”这位已经在颇尔工作了5年的员工告诉半导体行业观察,此前作为一个半导体制造领域的工程师,他一直将目光聚焦在技术,但颇尔为他提供了一个角色转变的机会,销售这个角色为他提供了另外一种看待半导体市场变化的角度。

凭借开放的文化,颇尔吸引了一大批人才加入到公司的发展中。来自中国台湾的SEMI-POU全国销售经理王德成曾在日月光和台积电等知名厂商工作,而他之所以选择加入颇尔,则是看重了颇尔愿意为员工提供新的学习机会这一点。“这是一般企业不见得愿意尝试的风险,因为所有的变化,都存在着磨合期,随之也会存在一定的风险。但颇尔愿意拥抱变革及积极栽培人才的理念,让人才和颇尔形成了双赢的局面”,他表示补充道:“颇尔全球资源共享以及公司企业文化也是吸引员工加入到颇尔的另一原因。”

作为颇尔的母公司,丹纳赫集团也十分重视不同人才梯队的培养,为此他们推出了一项总经理发展计划(GMDP项目),据介绍,该项目是一个面向全球顶尖商学院MBA的人才发展项目,旨在推动员工在工作中学习并快速成长为丹纳赫的领导角色。Candice Hou是这个计划中的一员,她对半导体行业观察表示:“该计划旨在让参与到这个项目的员工在六年内能够在不同职能领域中完成三至四个角色,深入了解和推动公司具体业务的发展。”微电子业务作为公司接下来发展中的重要一部分,她表示会更加深入学习半导体市场,充分利用所学助力公司业务发展。
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