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直写光刻设备龙头芯碁微装携新品亮相CPCA,应用场景拓展当下 国产替代正当时

来源:爱集微

#芯碁微装#

07-17 07:10

集微网消息,7月7-9日,2021国际电子电路(上海)展览会(CPCA)在上海国家会展中心盛大开幕,被誉为“国产光刻设备第一股”的微纳直写光刻设备龙头芯碁微装携三款重磅新品亮相,是该公司自4月份上市以来交出的第一份成绩单。

作为集成电路产业的核心装备,光刻机被称为“人类最精密复杂的机器”。依据是否使用掩模板,光刻设备主要分两类,直写光刻与掩模光刻。前者主要用于高精度IC前端制造;后者则主要为高精度IC前端制造提供高精度的掩模板,以及少量多品种的IC制造。

相较于掩模光刻,直写光刻技术无需掩模版,在缩短制程、自动涨缩、多层对位、少量多品种生产、曲面曝光以及一片一码的智能工厂建设方面有着明显的优势。芯碁微装副总经理曲鲁杰对集微网表示,在板级封装及高端PCB制造领域,直写光刻已经全面取代了传统光刻;在高端显示、先进封装以及第三代半导体领域,直写光刻更已展现出取代掩模光刻的趋势。 

芯碁微装副总经理曲鲁杰

我国直写光刻技术发展起步较晚,且直写光刻设备生产工艺复杂、技术门槛高,泛半导体领域主要被国际厂商垄断,PCB领域也被国外企业占据主要市场份额,尤其芯片、显示面板等生产企业仍需依赖从国外进口光刻设备。在国产替代的大浪潮下,芯碁微装等国内企业的成长壮大,为我国高端光刻装备突围注入一股新活力。

三大应用潜力无限,芯碁微装领跑国内直写光刻赛道

众所周知,直写光刻设备因无掩模可以节省大笔成本、缩短设备交付周期。芯碁微装指出,针对多产品品类客户,用直写光刻技术可快速开发出多品种、小批量多配置的设备,尤其在新兴的OLED、MiniLED、MicroLED、曲面显示等领域均具有显著优势。

在半导体制造领域,直写光刻技术在IC前道制造主要应用于掩模板制版以及小量多样、高端试制等;在后道封装环节,直写光刻也没有产能上的劣势。同时,随着晶圆级封装(WLP)、3D 封装、硅通孔(TSV)等先进封装技术逐步成为IC芯片实现更小尺寸、更低成本、更高性能的有效手段,由于掩模光刻在对准的灵活性、大尺寸封装以及自动编码等方面存在局限,直写光刻无需掩模板、灵活的优势再次凸显。研调机构Yole预测,激光直写光刻技术在IC先进封装领域的应用将在未来三年内逐步成熟并占据一定的市场份额。

“随着成本管控在IC制造中愈发重要,在制造工艺中,目前直写光刻虽然只能制造掩模版,但直写光刻设备无需掩模板使用灵活且精度高过掩模光刻,具有生产成本低精度高的天然优势,只要生产效率能进一步提升,在半导体技术‘天花板’的前道制造领域,直写光刻将有取代掩模光刻的潜力。”曲鲁杰强调。

目前,芯碁微装已经成功实现晶圆级封装直写光刻设备的产业化。芯碁微装在本次CPCA上带来的线路LID MAS系列新产品MAS12,便是针对20/20μm产品量产,可用于IC封装载板和高端HDI板mSAP和SAP制程,在维持最佳品质的同时降低客户整体成本。

随着PCB朝向多层板、HDI板、IC载板等趋势发展,中高端PCB产品的曝光精度提升越发明显,追求更精细的线宽及分辨率已经成为PCB大厂的主要发展方向。与传统曝光设备相比,直接成像设备在光刻精度、对位精度、良品率、环保性、生产周期、生产成本、柔性化生产、自动化水平等方面具有优势,已经开始被PCB大厂作为用来取代传统曝光技术的主流技术。

据悉,芯碁微装PCB系列LDI设备技术水平处于国内领先,并达到海外主要厂商技术水平。其中,Mas 50T与当前主流传统曝光设备相比,具备精度更高、产能更高的优势。另外,MAS6/8能够应用于PCB最高端的IC载板领域,具有全球竞争力。

据曲鲁杰介绍,此次推出的全新的多层板量产LDI解决方案DILINE-FAST35,连线产速高达1万片/天,具有高产能、低体积的特点,为PCB黄光制程提供完美的解决方案。

在显示面板领域,掩模板制版周期长、成本居高不下的产业现状为直写光刻技术的应用带来了机遇,目前直写光刻技术在FPD低世代产线中已得到一定程度的产业化应用。

2018年,芯碁微装推出了应用在FPD低世代产线的OLED显示面板直写光刻自动线系统(LDW-D1),光刻精度可达0.7μm,并且成功通过面板客户的产线验证。曲鲁杰透露,LDW-D1目前已在产线上稳定生产两年多。

此外,芯碁微装在研项目中,还承担了工信部6代线平板显示曝光机研究项目,旨在OLED高世代产线中取得直写光刻突破。

而此次推出NEX系列设备,则是响应了Mini/Micro LED在高端显示市场的广阔前景。曲鲁杰指出,当前主流仍为Mini/Micro LED背光+LCD显示路线,未来随着成本下降,Mini/Micro LED直显的成功商用,直写光刻设备的优势将更加突出,应用场景也会更加丰富。

光刻装备国产化迫在眉睫,芯碁微装致力打造世界品牌

近年来,在外部环境催化下,全球设备投资持续提升,已进入超级循环周期。SEMI报告显示,全球半导体行业有望连续创下罕见的晶圆厂设备支出纪录新高,预测2021年增长率将达到15.5%,2022年将达到12%。目前新设备交付期已延长至一年,交付速度相对较快的二手设备价格已上涨20-30%,市场供不应求。光刻机作为芯片制造前道工艺七大设备之首,需求度可见一斑。

曲鲁杰坦言,去年开始,公司产能就持续处于较满状态,且由于上游原材料、零部件供应的不稳定,出现了交期延长的情况。“目前仅延长了1-2个月交期。不过,由于公司提前做好了库存预备,当前仍在可控范围内,预测到明年即能好转。”

与此同时,光刻设备产业属于技术密集型、资金密集型产业,具有较高的技术、资金门槛,市场参与者相对较少,国产设备厂家尤其稀缺。尤其是在泛半导体设备领域,自给率还非常低,绝大部分高端装备依赖进口。

在下游需求不断提升之下,国产替代需求极具迫切性。有机构指出,在全球产能向中国转移的过程中,面对地缘政治因素可能带来的技术与设备的封锁,更进一步体现出光刻设备国产替代的重要性。

曲鲁杰指出,在PCB直接成像设备领域,已经可以做到完全的国产替代。“现在来看,只要是技术上能达到与国外水平相当,国内客户都更愿意采用国产设备了。一方面基于对供应链安全的考量,另一方面也是由于国产设备兼具高性价比的同时,提升生产效率。”

除了拓展产品市场,芯碁微装在未来技术布局上规划了高端PCB激光直接成像(LDI)设备升级迭代项目、晶圆级封装(WLP)直写光刻设备产业化项目、平板显示(FPD)光刻设备研发项目和微纳制造技术研发中心建设项目。曲鲁杰强调,公司将对OLED显示面板高端产线直写光刻设备进行持续技术研发,并对高精度高速实时数据处理平台、先进IC掩模板制版、灰度和三维光刻技术、高精密平台技术、微纳精密光机模块技术等前沿技术领域进行深入探索,践行“以光刻改变世界”的愿景。

在半导体行业,每一家初创公司的成长都不是一蹴而就的。芯碁微装在微纳直接成像设备及直写光刻设备领域默默深耕多年,从一家年轻的公司逐步成长为国内产业和技术的领跑者,不断拓宽技术应用前景。相信芯碁微装将作为光刻机国产替代的“排头兵”,扛起半导体设备自主化重任,向成为国产光刻机世界品牌的愿景全力冲刺。

(校对/范蓉)

责编: 乐川

思坦

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半导体产业观察者

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