近年來,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)風(fēng)云變化,中美兩國貿(mào)易戰(zhàn)持續(xù)上演,從“斷供芯片”到打壓中國半導(dǎo)體企業(yè),國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨巨大的進(jìn)口壓力。根據(jù)中國國際招標(biāo)網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),先進(jìn)封測設(shè)備國產(chǎn)化率整體上不超過 5%,個別封測產(chǎn)線國產(chǎn)化率僅為 1%,大幅低于制程設(shè)備整體上 10%-15% 的國產(chǎn)化率。
在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中,上游設(shè)備是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重中之重,始終是懸在中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)頭上的“達(dá)摩克利斯之劍”。當(dāng)前,半導(dǎo)體行業(yè)正處于周期性向成長性轉(zhuǎn)變的過程中,而作為上游的半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)也開啟了其持續(xù)增長之路。如何給封裝測試廠提供更好的設(shè)備,泰研半導(dǎo)體傾注十年的心血,扎根先進(jìn)封裝設(shè)備研發(fā),完成了這項(xiàng)行業(yè)使命。目前已具備為全球著名的恩智浦、日月光等封裝廠提供先進(jìn)設(shè)備的實(shí)力,給行業(yè)交上了一份極其亮麗的答卷。
專注先進(jìn)封裝設(shè)備研發(fā)
隨著后摩爾定律時代的到來,傳統(tǒng)封裝已經(jīng)不再能滿足需求。傳統(tǒng)封裝的封裝效率(裸芯面積 / 基板面積)較低,存在很大改良的空間。芯片制程受限的情況下,改進(jìn)封裝便是另一條出路。舉例來說,QFP封裝效率最高為 30%,那么 70% 的面積將被浪費(fèi),DIP、BGA 浪費(fèi)的面積會更多,因此需要解決在原來的基礎(chǔ)上升級設(shè)備。而先進(jìn)的封裝設(shè)備就能很好解決這些問題。
半 導(dǎo) 體 先 進(jìn) 封 裝 主 要 包 括 倒 裝 類(FlipChip,Bumping)、 晶 圓 級 封 裝(WLCSP,F(xiàn)OWLP,PLP)、2.5D 封裝(Interposer)和 3D 封裝(TSV)等。以晶圓級封裝為例,產(chǎn)品生產(chǎn)以圓片形式批量生產(chǎn),可以利用現(xiàn)有的晶圓制備設(shè)備,封裝設(shè)計(jì)可以與芯片設(shè)計(jì)一次進(jìn)行。這將縮短設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期,降低成本。
從整個半導(dǎo)體行業(yè)來看,半導(dǎo)體制備主要分為 IC設(shè)計(jì)—晶圓制造—封裝測試,而泰研半導(dǎo)體主要集中在封裝環(huán)節(jié)的設(shè)備研發(fā)。泰研半導(dǎo)體董事長張少波表示,“封裝是一個大項(xiàng)目,封裝環(huán)節(jié)也包括很多細(xì)分領(lǐng)域,其中封裝測試的流程又可分為前端 - 中端 - 后端。所謂的前端就是在打線、固晶、晶圓切割方面;中端是封裝;封裝后端就是切晶成型以及其他還需做鍍膜和其他的輔助工藝。泰研半導(dǎo)體主要集中在先進(jìn)封裝后端及提供先進(jìn)工藝。就目前而言,在 5G、物聯(lián)網(wǎng)等大趨勢推動下,為解決一些功能性的需求,先進(jìn)封裝端屬于新的發(fā)展環(huán)節(jié),設(shè)備需要新購。”
目前,我國半導(dǎo)體封裝企業(yè)大概有 400 多家,且主要集中在傳統(tǒng)封裝領(lǐng)域,且大部分資金都投入在傳統(tǒng)封裝領(lǐng)域,導(dǎo)致國內(nèi)先進(jìn)制造工藝鏈缺失,產(chǎn)業(yè)自主安全性差。如今,先進(jìn)封裝比較成熟是臺積電、日月光等臺灣廠商;中國大陸的長電、華天、通富也才開始涉及,封裝領(lǐng)域也主要偏向晶圓單位延伸,很少涉及先進(jìn)封裝技術(shù)。整體來看,中國大陸先進(jìn)封裝還處于起步階段,先進(jìn)封裝技術(shù)上比較薄弱。
泰研半導(dǎo)體是國內(nèi)為數(shù)不多專注先進(jìn)封裝設(shè)備的廠商。張少波表示,“跟傳統(tǒng)封裝廠相比,泰研半導(dǎo)
體優(yōu)勢主要體現(xiàn)在先進(jìn)封裝領(lǐng)域新的設(shè)備和制程工藝技術(shù)。目前,先進(jìn)封裝在中國大陸還無法大量量產(chǎn),國內(nèi)的企業(yè)缺乏新工藝的研發(fā)。比如,鐳射設(shè)備和鍍膜設(shè)備主要為臺企和韓企,中國大陸企業(yè)還達(dá)不到行業(yè)的最高要求。”先進(jìn)封裝是未來電子產(chǎn)業(yè)鏈最主要的競爭點(diǎn)和技術(shù)綜合點(diǎn)。他認(rèn)為,晶圓、IC 設(shè)計(jì)、系統(tǒng)廠商都會往封裝方面延伸,其對設(shè)備與材料的需求也會越來越大,而先進(jìn)封裝設(shè)備的發(fā)展會推動整個行業(yè)追趕上國外技術(shù)水平。而泰研半導(dǎo)體聚焦封裝設(shè)備領(lǐng)域,在幫助產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)加快量產(chǎn)、提高良率與可靠性的同時,還進(jìn)一步降低了設(shè)備成本。
進(jìn)入恩智浦半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)鏈
2008 年之前,我國半導(dǎo)體設(shè)備基本全靠進(jìn)口。因此,國家設(shè)立了國家科技重大專項(xiàng)——大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝科技項(xiàng)目(簡稱 02 專項(xiàng))研發(fā)國產(chǎn)化設(shè)備。但由于設(shè)備制造對技術(shù)和資金需求的要求非常高,涉足半導(dǎo)體設(shè)備的廠商屈指可數(shù)。
張少波表示,半導(dǎo)體設(shè)備嚴(yán)重缺失的另一大原因在于半導(dǎo)體設(shè)備研發(fā)周期長、投入大。他指出,雖然目前國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商在工藝制程上的研發(fā)已經(jīng)有所突破,但要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)還有一定的距離,“其中,非常關(guān)鍵的是要有試錯的機(jī)會。試錯的周期通常長達(dá)一年甚至數(shù)年。”然而,現(xiàn)實(shí)情況是國內(nèi)的封裝廠商不敢使用國產(chǎn)化設(shè)備,都不愿意充當(dāng)小白鼠,這在很大程度上延緩了半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程。
為了獲得訂單,目前國內(nèi)設(shè)備廠商大多提供 DEMO樣機(jī)給客戶,通過客戶驗(yàn)證測試并上線生產(chǎn)、驗(yàn)證客戶下達(dá)采購訂單并付款,這些需要經(jīng)歷一段漫長的階段。張少波表示,“最難克服的困難就是驗(yàn)證設(shè)備。如果得到客戶認(rèn)可,愿意提供驗(yàn)證機(jī)會,客戶就需要組織大量的技術(shù)人員對接,并且全程配合、參與。設(shè)備驗(yàn)證過程會涉及各個環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)把控,需要保證每個環(huán)節(jié)能夠順利進(jìn)行,設(shè)備和人員必須都要具備足夠的實(shí)力,才能達(dá)成交付。一臺設(shè)備完成交付,周期需要一年甚至更久。”
從最初只為日月光提供鐳射的小團(tuán)隊(duì)開始,泰研半導(dǎo)體在先進(jìn)封裝設(shè)備研發(fā)方面已經(jīng)具備了十年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn),無論從團(tuán)隊(duì)的實(shí)力還是試錯經(jīng)驗(yàn)都比其他企業(yè)更具優(yōu)勢。張少波表示,相對國內(nèi)嚴(yán)重缺乏研發(fā)封裝設(shè)備專業(yè)人才的發(fā)展現(xiàn)狀,泰研半導(dǎo)體在成立之初就非常重視核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)的打造,且自身不斷培養(yǎng)行業(yè)人才,目前已經(jīng)組建了包括軟件架構(gòu)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝方面的專業(yè)人才隊(duì)伍,甚至部分工程師擁有擁有 20-30 年的行業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。因此,在先進(jìn)半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域,泰研半導(dǎo)體才有底氣不斷挑戰(zhàn)自己,向全球半導(dǎo)體知名企業(yè)提供設(shè)備。
能夠?yàn)槿蛑陌雽?dǎo)體公司恩智浦提供先進(jìn)封裝設(shè)備,足以證明泰研半導(dǎo)體在先進(jìn)封裝設(shè)備領(lǐng)域的領(lǐng)先實(shí)力!眾所周知,恩智浦是歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“三巨頭”之一,自 1987 年以來,幾乎從未跌出全球半導(dǎo)體企業(yè) 20 強(qiáng)。恩智浦在半導(dǎo)體領(lǐng)域非常注重內(nèi)在技術(shù)實(shí)力,同樣在選擇封裝設(shè)備的同時也會對設(shè)備廠提出更高的要求。張少波表示,“泰研半導(dǎo)體成為恩智浦的設(shè)備供應(yīng)商,也不是一蹴而就的,在交付設(shè)備之前,已潛心研發(fā)了八年之久,和客戶一起累計(jì)投入研發(fā)資金包括試錯成本數(shù)千萬元。”截至目前是中國大陸唯一一家為恩智浦提供設(shè)備的廠商。泰研半導(dǎo)體為恩智浦提供半導(dǎo)體設(shè)備,很大程度上堅(jiān)定了服務(wù)國內(nèi)封裝廠的信心,也為實(shí)現(xiàn)先進(jìn)半導(dǎo)體封裝設(shè)備國產(chǎn)化提供了標(biāo)桿性的探索與實(shí)踐。
遠(yuǎn)期聚焦半導(dǎo)體鐳射 +Plasma 晶圓切割
先進(jìn)封裝的需求上升加速了市場的投資擴(kuò)產(chǎn),進(jìn)而帶動先進(jìn)封裝設(shè)備需求迅速提升。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2019 年全球先進(jìn)封裝設(shè)備市場體量在 3.8 億美元,預(yù)計(jì)每年增速在 10%,2025年將達(dá)到 6.73 億美元。其中,大中華地區(qū)受產(chǎn)業(yè)政策的刺激和貿(mào)易戰(zhàn)進(jìn)口替代的因素影響,在全球占比約 70%,即市場將達(dá)到 4.37 億美元。因此,不難看出,未來先進(jìn)封裝將是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競爭的重要方向之一。
從全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局來看,先進(jìn)半導(dǎo)體封裝主要集中在中國臺灣地區(qū)。因有高通、英偉達(dá)、德儀等半導(dǎo)體企業(yè)訂單的支持,臺灣先進(jìn)封裝廠可以不停地?cái)U(kuò)產(chǎn)。張少波表示,“中國大陸先進(jìn)封裝廠商缺少下游先進(jìn)工藝客戶的支持,導(dǎo)致我國先進(jìn)封裝發(fā)展比較緩慢,也很難達(dá)成量產(chǎn)。與此同時,沒有下游客戶的支持,也無法實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體設(shè)備的優(yōu)化升級?,F(xiàn)在市場上面臨的問題是,消費(fèi)終端也需要引進(jìn)先進(jìn)的工藝,但又缺乏技術(shù),中游企業(yè)對先進(jìn)封裝有需求,但是又沒有成熟的工藝,導(dǎo)致無法量產(chǎn)。”
為了彌補(bǔ)先進(jìn)封裝設(shè)備的缺口,泰研半導(dǎo)體在專注半導(dǎo)體先進(jìn)封裝設(shè)備研發(fā)、提供高性價(jià)比設(shè)備的同時,還不斷優(yōu)化提升相關(guān)配套服務(wù)。 張少波表示“目前很多企業(yè)僅提供半導(dǎo)體設(shè)備,不提供后端成套工藝及后續(xù)服務(wù),制程工藝的前中后道工序是互為關(guān)聯(lián)并相互影響的,很多企業(yè)只是專注在自身設(shè)備的工藝解決的問題,沒有能力去解決客戶前道或后道工序的技術(shù)問題。但是泰研半導(dǎo)體除了提供設(shè)備還會幫客戶解決我設(shè)備生產(chǎn)工序之前和之后的工藝問題。此外,泰研半導(dǎo)體也會跟客戶去推廣全新的工藝,提供相應(yīng)的工藝和設(shè)備服務(wù)。目前公司已經(jīng)完成了整個半導(dǎo)體基礎(chǔ)軟件架構(gòu)研發(fā),且針對客戶需求在封裝設(shè)備做降維設(shè)計(jì),提供更多適應(yīng)客戶需求的產(chǎn)品與服務(wù)。”
張少波也指出,“毋庸置疑,半導(dǎo)體國產(chǎn)替代之路還很長,尤其是高端半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域,一定不是一家企業(yè)單打獨(dú)斗,肯定是產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同發(fā)展。中國半導(dǎo)體要追趕國際水平,無論在上游、中游都必須走國產(chǎn)化道路,需要全行業(yè)全力以赴,共同推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)達(dá)到國際水平。”
在半導(dǎo)體封裝設(shè)備領(lǐng)域,泰研半導(dǎo)體儼然成為先進(jìn)封裝領(lǐng)域不折不扣的黑馬,用實(shí)力為行業(yè)提交了一份完美的答卷。關(guān)于企業(yè)未來發(fā)展規(guī)劃,張少波表示,“未來,泰研半導(dǎo)體將聚焦半導(dǎo)體切割領(lǐng)域,進(jìn)一步研發(fā)出行業(yè)領(lǐng)先的半導(dǎo)體設(shè)備。現(xiàn)階段我們已研發(fā)出 50μm 以內(nèi)整套切割設(shè)備,如果市場一旦采納,我們將會是中國大陸唯一一家鐳射 +Plasma 切割晶圓的半導(dǎo)體設(shè)備廠商!”
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