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【瓶颈】如何解决光刻机掐脖子问题;光掩模产能吃紧

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来源: 集微网   发布者:集微网
热度7票   时间:2018年7月13日 09:16
1.硅晶圆市场火爆,台胜科上半年营收年增28.7%
2.解决集成电路“掐脖子”问题,光刻机这篇文章怎么做?
3.晶圆二哥争夺战,格芯发力22FDX、联电推动收购和A股上市
4.看好石英元件市场,联电入股台嘉硕成最大股东
5.芯片制造关键技术“印刷术”产能吃紧
6.考普乐计提减值!上海新阳预计上半年亏损高达2000万
1.硅晶圆市场火爆,台胜科上半年营收年增28.7%

集微网消息,受惠于去年至今持续热络且价格走扬的半导体硅晶圆市况,台胜科今年上半合并营收达到新台币78.77亿元,年增28.7%。在产能方面,该公司目前8英寸硅晶圆月产能约为32万片,12英寸硅晶圆月产能则有28万片,其已着手进行去瓶颈作业,预计将12英寸月产能将提升为30.5万片,新产能可于明年开出。


2.解决集成电路“掐脖子”问题,光刻机这篇文章怎么做?

作为信息化时代的核心基石,集成电路的重要性逐渐为人们所认知。但是发展集成电路是一项系统性工程,它涉及设计、制造、封测、材料、设备等全产业链的整体提升。而光刻机就是集成电路这个基础性产业中最具关键性的基础装备之一。要想解决我国集成电路产业发展中的“掐脖子”问题,推动光刻机的国产化势在必行。

先进集成电路制造几乎都围绕光刻展开

集成电路行业中有“一代器件、一代工艺、一代设备与材料”之说,其意指在整个行业进入纳米时代以后,微纳制造技术更多地依靠引入新材料和微观加工设备的加工能力来实现技术突破,制造工艺与设备材料更加深度地契合在一起,许多制造工艺往往需要围绕关键设备材料展开。而光刻机就是集成电路制造中最精密复杂、难度最高、价格最昂贵的设备。

有光刻机专家告诉记者:“在先进的集成电路制造工艺流程当中,一款芯片往往需要经过几十道光刻工艺,每次都需要使用光刻机把电路的设计图形做到硅片上去。所以,人们经常说到的多少多少纳米的工艺节点,往往就是由光刻机及其相关工艺所决定的或者说它是最核心的一个因素。光刻机的分辨率可以做到多少,集成电路的工艺节点就做到多少。”

正因为如此重要,制造企业每年在进行资本投入时,大约会有30%~40%投入到光刻机之上。光刻机的也经历了一个漫长的演进过程:从1960年代的接触式光刻机、接近式光刻机,到1970年代的投影式光刻机,1980年代的步进式光刻机,步进式扫描光刻机,再到浸没式光刻机,以及当前刚刚出现在市场上的极紫外(EUV)光刻机,设备性能不断提高。

目前集成电路生产线上主流光刻机产品:用于集成电路关键层光刻工艺,28nm以上节点制造采用的是193nm波长干式光刻机,28nm-10nm节点采用193nm波长浸没式光刻机,至于支撑10nm集成电路制造,业界已经开始尝试采用极紫外光刻机,再下一代产品高数值孔径EUV光刻机目前正在研发当中,预计未来2-3年有可能被开发出来,其可以支持5nm、3nm及以下的工艺制造。非关键层使用的是248nm波长DUV光刻机和I-Line光刻机(365nm波长)。

半导体专家莫大康告诉记者,10nm节点及以下工艺制造目前较为普遍采用的是193nm波长浸没式光刻机+多重曝光(Multiple Patterning,MP)技术,也能实现10nm和7nm工艺生产。然而采用多重曝光会带来两大问题:一是光刻加掩膜的成本上升,而且影响良率,多一次工艺步骤就是多一次良率的降低;二是工艺的循环周期延长,多重曝光不但增加曝光次数,而且增加刻蚀和CMP工艺次数。采用EUV光刻机则不需要多重曝光,一次就能曝出想要的精细图形,在产品生产周期、OPC的复杂程度、工艺控制、良率等方面的优势明显。目前市场上已有多款EUV机型开始出货。三星、台积电均已表示将会在7nm工艺中采有EUV光刻机。

我国光刻机研制远远落后国际水平

光刻机在集成电路生产中如此重要,然而光刻机产业却处于高度垄断状态,全球只有3~4家厂商可以生产制造,它们分别是荷兰的阿斯麦(ASML)、日本的尼康(Nikon)、佳能(Canon)和中国的上海微电子(SMEE)。其中ASML处于优势地位,一家独占7成以上市场,比如193nm浸没式光刻机,ASML占据90%以上市场份额;248nm DUV光刻机ASML占比超过50%;EUV光刻机更是只有ASML一家独占;I-Line光刻机市场则基本是ASML、佳能、尼康三家均分。

资料显示,中国光刻机的研制起步并不晚。从1970年代开始就先后有清华大学精密仪器系、中科学院光电技术研究所、中电科45所投入研制。当1978年世界上第一台量产型g线分步投影光刻机在美国问世后,45所就投入了分步投影光刻机的研制工作,1985年研制我国同类型第一台 g线1.5um分步投影光刻机,在1994年推出分辨率达0.8um的分步投影光刻机,2000年推出分辨率达0.5um实用分步投影光刻机。2002年国家在上海组建上海微电子装备有限公司(SMEE)承担“十五”光刻机攻关项目时,中电科45所将从事分步投影光刻机研发任务的团队整体迁至上海参与其中。目前,上海微电子是国内技术最领先的光刻机研制生产单位。

从研制进展来看,目前我国“90nm光刻机样机研制”任务通过了02专项实施管理办公室组织的专家组现场测试。28nm工艺节点的193nm波长浸没式光刻机正在研发当中。尽管这些年取得了部分成绩,然而我国在光刻机技术上仍然远远落后于国际水平。

需解决“缺人缺钱缺积累”带来的困境

超高的精密度要求是造成光刻机技术难以在短时间内取得突破的主要原因之一。在行业内有这样一个形象的比喻:用光刻机在硅片上刻电路,犹如两架波音747客机在以每小时1000公里的速度同步飞行时,它们可以同时在一颗小米粒上刻字!这正是高端光刻机工件台掩模台高速同步运动时所达到的纳米级同步精度。要制造出如此高精度的芯片,对光刻机本身的各项精度要求就更高了。

除了技术上的挑战,专家告诉记者,研制光刻机的难点还有很多。总结起来可以用“缺人缺钱缺积累”来形容。首先,光刻机研制的投资强度很高。当初英特尔、台积电、三星为了推进ASML加快研制EUV光刻机,以38亿欧元的代价取得其23%的股权,并另外出资13.8亿欧元支持ASML未来五年的EUV技术研发。历年来我国虽然重视光刻机的研制,可02专项对光刻机的投入力度,与国际厂商相比,就少得太多了。其次,国内支撑光刻机开发的配套基础工业体系存在大量空白,这也限制了光刻机的开发。再次,投身光刻机研制的人才基数很小,培养难度大,培养周期长,同时光刻机出成果的周期长,人员待遇差,也造成了高水平人才流失严重,进一步加剧了国产光刻机的落后状态。

此外,莫大康表示,光刻机的开发还只是成功的一小部分,要想形成相应的光刻工艺,还要掩模厂开发出与之相配套的掩模,材料厂的光刻胶材料,制造厂结合设备材料进行工艺的开发等。这充分显示了光刻机及相关工艺的精密性与系统性,也进一步加大了工作的挑战性。

虽然我国的光刻机发展面临问题很多,但是随着国内移动电子、通信、汽车电子、物联网等终端应用市场的高速发展,也为国产设备业提供了难得的发展机遇。在谈到如何突破产业链短板的时候,专家指出:“我国在推进光刻机研制过程中,应当坚持高端积极研发,中低端尽快实现产品化的路径。只有这样才能支撑起整个研发团队、人才积累、工程经验积累,形成良性循环。此外,还应当引起国家对光刻机的重视,继续加大对光刻机的投入,改善研发条件,吸引人才,在投入的同时应当注意投入的持续性,避免出现脉冲式投入的弊端。

中国电科首席专家柳滨也指出:“与下游芯片制造商建立长期合作关系十分重要,这已经成为我国半导体设备产业发展长期存在且还未最终解决的关键环节。”作为半导体产业链的上游环节,半导体设备产业的发展,离不开国家的支持。由于设备业自身的产业现状,设备制造单位不可能与世界上已经成熟的设备供应商具备相同的实力。所以设备业的发展需要巨大研发经费投入、专业技术队伍建设以及与下游芯片制造商建立起长期的合作关系。中国电子报

3.晶圆二哥争夺战,格芯发力22FDX、联电推动收购和A股上市

格芯(GLOBALFOUNDRIES)和联电争夺晶圆二哥地位愈演愈烈,格芯12日宣布,22纳米全耗尽型绝缘层上覆硅(FD-SOI,简称22FDX)技术获得广大客户青睐,已创造20亿美元以上的设计收益。

这是格芯稍早宣布这项制程通过车规IC标准和品质认证后,正式对外宣布在汽车、5G与物联网(IoT)等获致重大成果。

格芯目前是少数专攻22FDX的晶圆代工厂,格芯强调,22FDX制程目前已获50项以上的客户产品导入设计。

联电为奠定晶圆二哥地位,稍早宣布收购和富士通合资的三重富士通半导体(MIFS)全部股权,同时以子公司和舰在中国申请A股上市。业界认为,此举有助联电深化日本车用市场布局,并借由大陆蓬勃发展的资本市场募集更多资金,抢占大陆半导体商机。

不同于台积电22FFT,格芯的22FDX锁定较低电压的半导体元件,也能将射频、收发器、基频带、处理器与电源管理元件有效率的整合至单一芯片,并以低功率及高密度积体电路的设计,为需要长效电池续航力、提高处理能力与连线能力的装置,达到高效能要求。

格芯的22FDX在新思(Synaptics)IP支援下,已获得物联网芯片厂青睐。格芯并将这项制程技术平台延伸至人工智能(AI)、AR/VR、5G与进阶驾驶辅助系统(ADAS)、车用半导体等领域。经济日报

4.看好石英元件市场,联电入股台嘉硕成最大股东

台嘉硕12日公告,将引进士鼎创投参与私募。士鼎创投是以联电为首的联家军主导,也引起市场关注。不过联电表示,参与台嘉硕私募完全财务性投资,不会参与经营,着眼于看好产业后市及该公司未来营运发展。

台嘉硕公告发行私募股数600万股,每股价格23.5元新台币(下同),预计募得1.41亿元,以昨日收盘价28元计算,私募价格折价16.07%。

联电财务长刘启东表示,联电透过士鼎创投参与台嘉硕私募案,主要是看好石英元件相关产业后市、以及台嘉硕未来营运展望;没有产业或营运布局的任何考量,完全是财务性投资,未来不会参与台嘉硕的营运。

士鼎创投是惟一参与私募的法人,未来持股比重占5.8%,将是台嘉硕的最大法人股东。

台嘉硕表示,募得资金将用来继续策略联盟、充实营运资金及偿还负债。士鼎接触的业者相当多元。过去台嘉硕策略联盟以同业为主,引进士鼎后,未来策略联盟的对象将更为多元,更有利台嘉硕未来营运。

士鼎创投是联电在2016年6月成立,投资者包括联电、联阳、联咏等联家军成员,联电持股40%是最大股东,联阳持股5%、联咏持股4.67%;台湾人寿持股15%、三商美邦人寿持股7.5%,以主要前十大股东的持股结构来看,联电集团明显主导士鼎创投。

士鼎创投成立后,多投资台湾科技产业,以营运表现较佳、展望相对看好的个股为主,积极参与私募案。去年6月,聚焦资料中心(DCI)商机的华星光办理私募,引进士鼎创投,士鼎以每股30元认购私募1,700万股,成为华星光单一最大股东,有一席董事席位。经济日报

5.芯片制造关键技术“印刷术”产能吃紧

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。多元视角

6.考普乐计提减值!上海新阳预计上半年亏损高达2000万

集微网消息,7月12日,上海新阳发布业绩预告,公司预计2018年1-6月归属上市公司股东的净利润-2000.00万至-1600.00万,同比变动-157.64%至-146.11%,化学制品行业平均净利润增长率为68.84%。
 
上海新阳称,报告期内,公司净利润预计亏损,主要原因是本报告期全资子公司江苏考普乐新材料有限公司(以下简称“考普乐”)的盈利大幅下降,公司管理层对考普乐以后的状况进行分析后基于谨慎性原则,对2013年资产重组时形成的商誉计提减值准备约6000万元所致。 
 
同时,考普乐的产品因市场竞争加剧,销售价格继续下降,原材料价格持续上涨,此外考普乐研发的新产品市场推广远不及预期,而投资建设的新型环保节能氟碳铝材项目尚在建设期,以上因素导致子公司考普乐报告期内的盈利与去年同期相比下降40%以上。
 
此外,报告期内,公司营业收入增长10%左右,净利润较上年同期略有下降。不过,子公司上海新昇半导体科技有限公司扭亏为盈,投资收益增加;而其他子公司尚处于试生产阶段,短期内未给上海新阳的盈利带来正向影响。(校对/Lee)



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