这个机会,我国集成电路封装设备厂商要抓住!

日期: 2020-02-14
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这个机会,我国集成电路封装设备厂商要抓住!


近年来,国际巨头英特尔、三星和台积电等晶圆厂正以数亿计美元投入到先进封装产业中,超越摩尔定律将封装地位推向了前所未有的高度。集成电路封装测试行业进入新时期。我国集成电路产业持续保持高速增长,技术创新能力不断提高,产业发展支撑能力显著提升,我国集成电路封装设备应抓住此次工艺发展趋势机会。


集成电路设备发展机遇与挑战并存


2017年以来,集成电路芯片已超过石油成为我国第一大进口商品。国家正从顶层设计到具体环节来推动集成电路产业发展。2008年开始实施的国家重大科技02专项以及2014年创立的国家集成电路产业投资基金,大大促进了技术和产业发展。中国是全球最庞大的集成电路消费市场,但在全球半导体产业链中,仍处于产业分工的中低端。


与此同时,全球集成电路产业布局不断变化,加速向发展中国家转移。目前,全球半导体销售和投资进入新一轮高速增长期,晶圆制造厂和封测厂正前所未有地加大投入,新建晶圆厂和封测厂如雨后春笋。未来几年,我国集成电路每年投资额都在5000亿元上下,其中70%的投资是采购装备和材料。因此,实施进一步提高装备本土化率的鼓励政策十分必要。一代器件,一代工艺,一代设备,集成电路制造装备是我国芯片产业链中最薄弱的环节,目前国内半导体设备基本依赖进口,全球知名的半导体设备制造商主要集中在美国、日本、荷兰、韩国等发达国家。


重点关注集成电路封装设备的发展


目前,封测在集成电路行业中占比加大,发展成熟度也好于晶圆制造环节。传统封装设备包括磨片、划片、装片、键合、倒装等,而先进封装也会用到光刻、刻蚀、电镀、PVD、CVD等前道设备。据SEMI统计,过去10年内,全球封装设备市场规模年均增长6.9%,2018年全球封装设备市场规模达到40亿美元。但各类封装设备市场呈寡头垄断格局,如日本Disco垄断了全球80%以上的封装关键设备减薄机和划片机市场。其他封装设备厂商还包括ASM Pacific、K&S、Besi、Disco等。


集成电路先进封装设备的国产化率正在逐步提高,像集成电路封装用的光刻机,还有倒装、刻蚀、PVD、清洗、显影、匀胶等设备均已满足国内先进封装的需求。先进封装用前道设备国产率较高,光刻机、刻蚀机、植球机等超过50%,但传统封装设备国产化率整体上却不超过10%。一直以来,业内普遍认为封装设备技术难度远低于晶圆制造设备,行业关注度低,产业政策向晶圆厂、封测厂、晶圆制造设备等有所倾斜。虽然近年来国家重大科技02专项加大支持,但整体上封装设备缺乏产业政策培育和来自封测客户的验证机会。


我国封装设备整体上处于低端,在集成电路高端芯片的封装工艺中应用很少,个别机型依靠定制化需求打入市场,还未形成批量生产带动高端研发的良性循环。笔者认为主要原因表现在:一是我国基础工业薄弱,核心零部件“卡脖子”,如气浮主轴就限制了高端减薄机和划片机的发展;二是设备研发投入高,设备试错成本高,难以形成市场反哺研发,导致核心技术人员流失严重;三是国产封装设备可靠性是亟需解决的难题,封装企业的客户不能接受国产设备,国产设备试错机会少,行业发展生态有待提升;四是封装设备高端技术人才和团队匮乏,关键技术长期得不到解决,设备性能提升缓慢。


市场与技术双轮驱动国产封装设备产业


集成电路封装设备的发展是由市场驱动和技术推动共同作用的,本土化应以芯片设计厂商为引领,芯片设计带动制造封测,制造封测带动装备材料,营造鼓励创新的氛围。目前我国集成电路装备产业整体技术水平不高、核心产品创新能力不强、设备总体仍处于中低端等问题依然存在。设备产业进步是一个漫长而逐步的过程,我们一方面要继续追赶现有水平的差距,另一方面随着新设计、新工艺的不断涌现,要在先进封装工艺方面发力,设备定制化需求给国产装备提供了大展拳脚的舞台,抓住工艺发展趋势机会,国产设备才有可能取得突破。


目前我国还没有真正意义上大而强的封装设备企业,我国集成电路封装设备下一步发展值得深思。笔者从以下几个方面提出建议:一是大力支持设备核心零部件的发展,与国内相关领域龙头企业形成合作,国家重大专项成立专题支持核心零部件研发;二是平台级企业大力引进高端人才和团队,特别是具有国际封装设备领先企业的领军人物,创造有利于人才发展的宽松环境,构建以企业为主体、以高校与科研机构为支撑、产学研用相互促进的协同创新体系;三是建立持续政策导向的工艺-设备生态圈联合体协同创新,由国内终端用户、设计、制造、封测、材料、设备等完整的集成电路产业链上下游企业组成,利用各产业链龙头企业的资源和技术优势,共同研发先进技术;四是加强资本运作,深度整合,共享资源,提高技术研发和创新能力,做强做大企业,设备企业可采用并购方式增强自身竞争力、扩大生存空间和削减成本,节省研究经费,从而打通行业上下游环节。


以国产12英寸晶圆划片机研发为例,12英寸划片机具有多片切割、效率高、精度高、节约人力成本等特点,国内封装企业迫切需要价廉物美的12英寸晶圆划片机。北京中电科电子装备有限公司在国家“02专项”的支持下,从2014年开始投入研发12英寸划片机,突破双轴结构工作台桥接技术、大直径薄晶圆传输技术、高刚度气浮主轴技术以及刀痕识别分析系统设计等关键技术。2017年底在苏州晶方完成工艺验证,经过2018年一年的技术积累,在2019年取得重要技术突破和市场突破,实现批量化生产,签订合同金额过千万元。


来源:王海明 北京中电科电子装备有限公司总经理

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