作為產(chǎn)業(yè)上游關(guān)鍵，國產(chǎn)半導(dǎo)體材料進(jìn)展如何？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2023年中國半導(dǎo)體材料市場規(guī)模為146億元，同比增長12%；2016-2023年復(fù)合增長率為10%，高于同期全球增速（5.3%）。半導(dǎo)體材料對于整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性不言而喻，目前半導(dǎo)體材料的國產(chǎn)化率大約為30%，仍然道阻且長。

在第12屆中國電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會半導(dǎo)體設(shè)備年會、第12屆半導(dǎo)體設(shè)備與核心部件展示會上，特設(shè)了一個“2024半導(dǎo)體制造與材料董事長論壇”，讓產(chǎn)業(yè)界清楚地看到，在國產(chǎn)半導(dǎo)體制造熱火朝天地推進(jìn)過程中，國產(chǎn)半導(dǎo)體材料的近況如何。

國產(chǎn)設(shè)備和國產(chǎn)材料并行

在“2024半導(dǎo)體制造與材料董事長論壇”上，上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)執(zhí)行副總裁、董事會秘書；上海新昇董事長、新傲科技董事長兼總裁李煒分享的主題是《合作共贏，共創(chuàng)未來》。他表示，每一年半導(dǎo)體設(shè)備年會，他都會受邀參加演講環(huán)節(jié)，一個重要的原因是設(shè)備和材料同是產(chǎn)業(yè)上游的核心環(huán)節(jié)，另外材料的發(fā)展也需要設(shè)備的支持。

李煒在分享中分享了一些很有價值的數(shù)據(jù)，比如在300㎜硅片的需求方面，2023年國內(nèi)月需求量大概是180萬片，其中三分之二由國內(nèi)廠商供應(yīng)；2023年上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)每月供應(yīng)300㎜硅片的數(shù)量大約為90萬片，占據(jù)國內(nèi)市場的半壁江山。

上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)于2015年12月09日成立，經(jīng)營范圍包括：硅產(chǎn)品和集成電路產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)服務(wù)，硅產(chǎn)品和集成電路研制、銷售，硅材料行業(yè)投資，集成電路行業(yè)投資，創(chuàng)業(yè)投資，實業(yè)投資，資產(chǎn)管理，投資咨詢，投資管理，企業(yè)管理咨詢，商務(wù)咨詢等。目前，該公司專注于半導(dǎo)體硅材料產(chǎn)業(yè)及其生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展。

在上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)的“一二三戰(zhàn)略”中，“二”代表著大尺寸硅材料和SOI材料。其中，上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)旗下的新昇半導(dǎo)體主要承擔(dān)大尺寸硅材料的研發(fā)。李煒介紹說，新昇半導(dǎo)體主要做外延片、拋光片和測試片，主要用于存儲器、邏輯微處理器、電源管理分立器件、光學(xué)及傳感器、模擬產(chǎn)品、IGBT功率器件及特殊應(yīng)用等集成電路產(chǎn)業(yè)。目前，上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有800多項專利技術(shù)，其中500多項來自新昇半導(dǎo)體。

李煒強調(diào)，包括國產(chǎn)半導(dǎo)體材料和設(shè)備，要想更好地發(fā)展，合作共贏是非常重要的?！拔覀兏鷩鴥?nèi)的很多設(shè)備廠商合作，比如滾圓機、截斷機、長晶設(shè)備等。目前，上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)正在積極倡導(dǎo)建立生態(tài)，讓設(shè)備和材料共同成長?！?br />

材料創(chuàng)新支撐集成電路技術(shù)發(fā)展

安集微電子科技（上海）股份有限公司副總經(jīng)理彭洪修分享的主題是《材料創(chuàng)新支撐集成電路技術(shù)發(fā)展》。安集科技是一家以自主創(chuàng)新為本，集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及技術(shù)服務(wù)為一體的高科技半導(dǎo)體材料公司，經(jīng)營范圍包括集成電路用相關(guān)材料的研究、設(shè)計、生產(chǎn)，銷售自產(chǎn)產(chǎn)品，并提供相關(guān)的技術(shù)服務(wù)與技術(shù)咨詢等。自2004年成立以來，安集科技已成功開發(fā)并量產(chǎn)了全品類化學(xué)機械拋光液和技術(shù)領(lǐng)先的功能性濕電子化學(xué)品，并與客戶緊密合作，開啟了原始創(chuàng)新，定制開發(fā)新技術(shù)、新應(yīng)用所需的產(chǎn)品，助力集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

彭洪修表示，設(shè)備和材料是分不開的，設(shè)備和材料搭配可以更好地支撐集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在當(dāng)前的半導(dǎo)體制造里，銅依然是非常重要的材料，比如從130nm到4nm工藝，在前道為了獲得導(dǎo)電更好的線路，銅的層數(shù)并沒有減少，而是越來越多。當(dāng)然，不同的工藝，不同的用途，銅的材料成分會有差異，比如65nm、40nm、28nm用到的銅基礎(chǔ)液有很大的差異。在后道的先進(jìn)封裝里，也是通過納米銅來實現(xiàn)連接。

安集科技提供化學(xué)機械拋光液一站式解決方案?；瘜W(xué)機械拋光是集成電路芯片制造過程中實現(xiàn)晶圓全局均勻平坦化的關(guān)鍵工藝，化學(xué)機械拋光液是化學(xué)機械拋光工藝過程中使用的主要化學(xué)材料。根據(jù)拋光對象不同，安集科技化學(xué)機械拋光液包括銅及銅阻擋層拋光液、介電材料拋光液、鎢拋光液、基于氧化鈰磨料的拋光液、襯底拋光液和用于新材料新工藝的拋光液等產(chǎn)品。目前該公司銅及銅阻擋層系列化學(xué)機械拋光液，可以滿足國內(nèi)芯片制造商的需求，并已在海外市場實現(xiàn)突破。

彭洪修指出，工藝的整合以及一站式解決方案，讓安集科技能夠更好地理解材料是什么。

面向先進(jìn)封裝的臨時鍵合材料系統(tǒng)解決方案

深圳市化訊半導(dǎo)體材料有限公司董事長張國平分享的主題是《面向先進(jìn)封裝的臨時鍵合材料系統(tǒng)解決方案》。目前，在半導(dǎo)體制造的后道工藝中，先進(jìn)封裝的占比越來越高，根據(jù)?WK Research的報告，全球先進(jìn)封裝市場預(yù)計在未來幾年將蓬勃發(fā)展。2022-2027年期間的復(fù)合年增長率(CAGR)預(yù)計為9.2%。此外，全球?封裝測試市場規(guī)模預(yù)計在2028年達(dá)到1360億美元，其中先進(jìn)封裝占比約為58%。

先進(jìn)封裝的快速發(fā)展對于材料有著積極的帶動作用，化訊半導(dǎo)體的主要方向是先進(jìn)封裝里的臨時鍵合材料。臨時健合是先進(jìn)封裝最核心的工藝之一，廣泛應(yīng)用到2.5Dcowos封裝、info POP封裝和waferto wafer hybrid bonding工藝。先進(jìn)封裝中晶圓減薄主要是為了滿足TSV制造和多片晶圓堆疊鍵合總厚度受限的需求，有效提高芯片制造的效率和成本效益。由于大尺寸薄化晶圓的柔性和易脆性使其很容易發(fā)生翹曲和破損，為了提高芯片制造的良率、加工精度和封裝精度，需要一種支撐系統(tǒng)來滿足苛刻的背面制程工藝。在此背景下，臨時鍵合與解鍵合技術(shù)應(yīng)運而生。

化訊半導(dǎo)體于2016年由中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化成立，專注于高端半導(dǎo)體材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。公司聚焦集成電路先進(jìn)封裝、功率器件、新型顯示等三大戰(zhàn)略新興領(lǐng)域，致力于為客戶提供關(guān)鍵材料及系統(tǒng)解決方案。在臨時鍵合材料方面，化訊半導(dǎo)體構(gòu)建了最完善的臨時鍵合材料產(chǎn)品家族，是國內(nèi)臨時鍵合材料的唯一量產(chǎn)企業(yè)。該材料服務(wù)于5G、AI、HPC及IoT等領(lǐng)域大算力、高帶寬存儲芯片的先進(jìn)制造，支撐客戶完成2.5D、3D、FOWLP及FOPLP等先進(jìn)封裝制程。

張國平談到，臨時鍵合材料有著非常高的難度和技術(shù)壁壘，“先進(jìn)封裝的臨時鍵合工藝一旦開始，材料就要伴隨整個制程，經(jīng)歷大概200步以上的先進(jìn)封裝工藝。期間，臨時鍵合材料要安全地保護(hù)昂貴的晶圓，不能出現(xiàn)任何的破損。當(dāng)然，200多步工藝結(jié)束以后，還要能夠非常容易地分離和清洗，確保沒有任何的殘留，這是臨時鍵合特別有挑戰(zhàn)的地方，不亞于任何一款留在芯片中的核心主材。材料的耐熱性、耐化性、激光的吸收效率等都是臨時鍵合材料研發(fā)和量產(chǎn)的挑戰(zhàn)所在?！?br />
根據(jù)張國平的介紹，該公司的臨時鍵合材料已經(jīng)于2019年導(dǎo)入國內(nèi)封測龍頭企業(yè)，已經(jīng)幫助客戶量產(chǎn)5年，是國內(nèi)唯一的供應(yīng)商。同時，化訊半導(dǎo)體的臨時鍵合材料也已經(jīng)進(jìn)入到臺積電的CoWoS先進(jìn)封裝量產(chǎn)工序中。

結(jié)語

第12屆中國電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會半導(dǎo)體設(shè)備年會、第12屆半導(dǎo)體設(shè)備與核心部件展示會是國產(chǎn)設(shè)備的盛會，但是設(shè)備和材料同為產(chǎn)業(yè)上游的核心，需要更好地協(xié)同，因此“2024半導(dǎo)體制造與材料董事長論壇”也是干貨滿滿，讓我們得見國產(chǎn)半導(dǎo)體材料發(fā)展的最新進(jìn)展。