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芯片制造关键技术“印刷术”产能吃紧

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来源: 多元视角   发布者:多元视角
热度46票   时间:2018年7月13日 06:50
摘要:全球半导体供应链弥漫一股“万物皆缺”气氛,这一波比特币、人工智能带动的高端芯片热潮,使近几个月连光掩模都罕见传出缺货声浪,再加上先前大硅片的缺货状况无解,全球半导体业史上最严峻的缺货潮已然来袭!

中国在这一波集成电路产业政策和发展基金的带动下,高端晶圆代工、成熟工艺技术、 3D NAND 技术、 DRAM 技术陆续落地,这样的大规模崛起,已经在全球半导体产业掀起巨浪,更让整个供应链陷入极度吃紧。

从半导体 12 寸大硅片缺货时程将拉长至 5 年之久,连带使得 8 寸硅片也供货吃紧,半导体设备交期延长,且部分关键设备供货不足,现在连高端的光掩模也罕见传出供应吃紧,连台积电、三星都启动委外释单。

光掩模进入 7 纳米制程,成本是 28 纳米十倍,为芯片公司高筑竞争门槛

光掩模是半导体制程中,非常关键的一环。光掩模一般也称光罩,是半导体、液晶显示器在制造过程中,转移电路图形“底片”的高精密工具。

IC 制造的第一个步骤就是把光掩模上的电路图转移到晶圆上,它的过程和传统相片的制造过程非常类似。

光掩模是将电脑所设计的半导体设计回路图,通过光刻制版工艺,将半导体客户需要的微米和纳米级的精细图案制成掩模版,是电路图写在半导体晶圆之前,最先被呈现的半导体零件,这原理就好像是利用底片洗出数千张的照片,透过光掩模,也能在众多的晶圆上写出半导体回路。

光掩模的准确度和细致度,直接攸关半导体芯片的品质,且光掩模版不象是标准化的量产晶圆,一次生产几百、几千片都是长得一样的晶圆。因为一套光掩模可能只有 30 片,但每一片的图案都不一样,每一片都是定制化的,因此,很多人会说,光掩模是半导体技术判定的重要关键。

中国也有国产的光掩模供应商,但多数停留在八寸晶圆和低端工艺技术,因为光掩模产业的设备机台投资和晶圆厂一样,是十分庞大的,在高端技术上,多是由外商主导。

全球三大光掩模供应商齐聚中国抢占半导体崛起浪潮,日本凸板抢先出招

受惠半导体产业政策和资金涌入,全球三大光掩模供应商都摩拳擦掌将中国半导体崛起视为巨大商机,日本凸版印刷 Toppan 抢先出招,6 月 22 日将齐聚产业上、下游,在上海举行中国首届的“2018 凸版光掩模技术论坛”。

全球光掩模产业生态分为半导体厂附属的光掩模部门,以及独立型光掩模供应商两大类,两者比重约 65% 和 35%,象是半导体大厂英特尔、台积电、三星、中芯国际内部都有附属的光掩模部门,而独立型的光掩模供应商主要来自于美日两国,全球三大供应商分别为日本凸板 Toppan 、大日本印刷 DNP 、美国 Photronics Inc。

百年企业日本凸板,计划将 28 纳米、14 纳米高端光掩模技术转至上海厂
美日光掩模大厂为了插旗国内半导体商机,也开始将部分高端技术移至国内生产,因此国内的光掩模技术已经从 90 纳米、65 纳米、 40 纳米逐渐朝 28 纳米和 14 纳米升级。

日本凸板 Toppan 将 于 6 月 22 日举行中国首届的技术论坛,以“中国芯,凸版情”为主题,举行“2018 凸版光掩模技术论坛”,强势插旗中国半导体的企图心强烈。

由于这一波中国半导体大规模崛起,积极插旗卡位的还有大日本印刷 DNP 和美商 Photronics 去年宣布在厦门合资成立美日丰创光罩,引进 40/28 纳米制程,计划五年内投资 1.6 亿美元,主要客户是晶圆代工大厂厦门联芯,日前联芯也正式引进 28 纳米制程工艺。

国内近 30 座新晶圆厂陆续启动,考验全球半导体原物料供应

这一波无论是光掩模或是大硅片缺货,背后都是反应半导体三强英特尔、台积电、三星近几年来拼命盖新厂并转进高端技术,牢牢卡住半导体供应链主要的原物料供应。

再者,是中国未来几年有接近 30 座晶圆厂落成,像是地产业恒大、碧桂园,或是家电业格力都投身半导体行业,突然涌至的大规模需求,会是半导体供应链的巨大商机。

这一波的新晶圆厂热潮中,真正有机会进入量产的以中芯国际、华虹半导体、华力微电子等主流的晶圆代工厂,以及紫光旗下的长江存储、福建晋华、合肥睿力等存储器供应商为主,尤其不少新进的半导体厂,为了确保未来大硅片供货无虑,都提出加价 30% 来确保大硅片货源。

然而一些新盖的晶圆厂如果没有关键技术、核心原物料的支持,攸关未来这些新建的晶圆厂是否有能力进入实质量产,如果盖好的晶圆厂无法进入量产,未来会有一波大量的无效产能问题涌现。

而以目前半导体产业供应链几乎呈现“万物皆缺”的状况,显然将会对于整体国内半导体产业的发展带来更大的考验。不只是晶圆厂,包括芯片产业的流片生产也可能会因为光掩模缺货问题而受到影响。

在四面八方的资金涌入下,中国半导体已经成了全民运动,但仍是要回归理性看待,盖晶圆厂是发展半导体最容易的一环,然未来技术、机台设备、原物料、关键器件是否真的能充足掌握,才是真正关键所在,这些都需要时间检验,海水退潮之后,就知道谁在裸泳。


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