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本期話題：
00:51 “鍵合”與“解鍵合”知多少？
05:35?大尺寸晶圓鍵合設(shè)備的Know-how？
10:12?鍵合工藝的發(fā)展趨勢如何？
芯片揭秘與2023年第十一屆半導(dǎo)體設(shè)備材料與核心部件展示會（CSEAC）聯(lián)名專訪十家新銳企業(yè)，精彩內(nèi)容請持續(xù)關(guān)注芯片揭秘·大咖談芯。
“鍵合”與“解鍵合”知多少？
幻實(shí)（主播）本期節(jié)目，我們邀請到了蘇州芯?？萍加邢薰举Y深研發(fā)副總張羽成，請張總和大家打個(gè)招呼。
張羽成（嘉賓） 大家好，我是蘇州芯?？萍嫉膹堄鸪?。
芯片揭秘主播 幻實(shí)（右）對話，蘇州芯?？萍加邢薰?資深研發(fā)副總 張羽成（左）
幻實(shí)（主播） 張總一發(fā)言，便推斷出您來自我國寶島臺灣。請問您在大陸工作了多久？
張羽成（嘉賓）我在我國大陸生活的時(shí)間較長，約為六七年，因此對當(dāng)?shù)丨h(huán)境較為了解。
幻實(shí)（主播）芯?？萍际亲鍪裁串a(chǎn)品和方向的？
張羽成（嘉賓） 蘇州芯?？萍际且患覍Ｗ⒂谧鲦I合與解鍵合設(shè)備的公司，我們從小尺寸的設(shè)備開始做起。由于客戶的需求以及過程中越來越豐富的經(jīng)驗(yàn)，我們就從晶圓的2吋做到12吋，現(xiàn)在也在給客戶提供相關(guān)設(shè)備的量產(chǎn)。
幻實(shí)（主播）剛剛那段話其實(shí)對外行來說，理解起來會有點(diǎn)困難，所以我替大家問幾個(gè)問題，能先給我們科普一下半導(dǎo)體的鍵合與解鍵合嗎？
張羽成（嘉賓）好的。因?yàn)?strong>現(xiàn)在的晶圓都會經(jīng)過減薄這道工序，而減薄之后，它就像一張“白紙”，會變得比較“柔軟”，無法做支撐。因此，我們在減薄之前，就需要先拿另一個(gè)承載的晶圓將其貼住，貼的過程我們就稱之為臨時(shí)鍵合的工藝流程。鍵合完成之后我們會去做減薄與研磨，研磨之后的晶圓就達(dá)到了我們需要的厚度，再然后我們就會做一個(gè)解鍵合的動作，即把剛剛貼上去的臨時(shí)承載盤取走。
幻實(shí)（主播）臨時(shí)鍵合的工藝環(huán)節(jié)是什么時(shí)候開始有的？
張羽成（嘉賓）從有晶圓減薄開始就已經(jīng)有這樣的工藝流程了，當(dāng)然，以前用的鍵合材料可能跟現(xiàn)在用的不太一樣，但也隨著客戶提出的一些高溫或高粘度的需求，一直在迭代演進(jìn)。如今，有一些工藝流程已經(jīng)和早期不太一樣。
幻實(shí)（主播） 目前行業(yè)發(fā)展有沒有什么新的機(jī)遇和趨勢？
張羽成（嘉賓） 目前，我們已經(jīng)走到了先進(jìn)封裝，我們要讓晶圓變得更薄，從以往的100微米厚度到現(xiàn)在的20或30微米。另外，還有不同芯片之間的堆疊與整合也會用到，目前在臨時(shí)鍵合大尺寸對應(yīng)的先進(jìn)封裝使用上，仍然有市場。
幻實(shí)（主播） 這里能不能給我們再詳細(xì)講講，關(guān)注芯片揭秘的很多都是對行業(yè)比較感興趣的人，您剛剛說100微米不夠用了，要20到30微米，這是什么情況？
張羽成（嘉賓） 因?yàn)橐迅鞣N不同的芯片堆疊在一起，如果單片芯片的很厚，那么之后將多片芯片堆疊在一起的時(shí)候，整體厚度就會變得比較大，所以我們在一開始做芯片研磨的時(shí)候，就希望把它磨到比較薄的狀況，然后再去做堆疊和鍵合?？剂康秸麄€(gè)芯片的尺寸和厚度，所以就會出現(xiàn)這種減薄到極致的需求。
幻實(shí)（主播）堆的層數(shù)越多，它的容積就越大，就像樂高積木一樣。
張羽成（嘉賓） 對，厚度薄的話對于散熱等一些性能都會有提升。
幻實(shí)（主播） 您這邊有沒有業(yè)內(nèi)的一些數(shù)據(jù)？最薄能薄到什么程度，有沒有極限呢？
張羽成（嘉賓）極限肯定有，但目前還在測試中，根據(jù)已有客戶的測試，尺寸大概在20~25微米。
幻實(shí)（主播） 我們經(jīng)常聽到存儲器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)堆疊多少層了，這是不是您剛剛說的技術(shù)應(yīng)用？
張羽成（嘉賓） 是的。
大尺寸晶圓鍵合設(shè)備的Know-how？
幻實(shí)（主播） 鍵合這個(gè)模式你們是從什么時(shí)候開始做的？目前有沒有遇到過挑戰(zhàn)呢？
張羽成（嘉賓）我們從2010年就開始做臨時(shí)鍵合的設(shè)備，也是因?yàn)楫?dāng)時(shí)客戶有減薄的需求。雖然鍵合看起來是一個(gè)很簡單的環(huán)節(jié)，但過程中必須避免氣泡的產(chǎn)生，同時(shí)，壓力與溫度的控制也至關(guān)重要，因此，整個(gè)過程需要在真空環(huán)境下進(jìn)行。而臨時(shí)鍵合中間會有一層鍵合材料，可能是液態(tài)蠟或是一些膠材等。
幻實(shí)（主播） 是用一種膠把兩者粘在一起嗎？
張羽成（嘉賓） 沒錯(cuò)，而它充當(dāng)?shù)木褪擎I合材料。
幻實(shí)（主播）膠和蠟不能污染產(chǎn)品，之后需要將之消除，還不能有殘留，在如此精細(xì)化的控制下，這個(gè)環(huán)節(jié)聽起來有點(diǎn)不可思議。所以你們做設(shè)備的同時(shí)，也會涉及到設(shè)備和材料之間的匹配與驗(yàn)證環(huán)節(jié)，對嗎？
張羽成（嘉賓） 因?yàn)椴牧险娴挠刑喾N了，并且各家材料有不同的特性，可能溫度不同，所需的壓力也不同。
我們在設(shè)計(jì)命題的時(shí)候就需要參考這些材料的條件范圍，以便對應(yīng)修改命題設(shè)計(jì)，我們不希望自己的設(shè)備只適用于某一種材料，而是希望所有材料都可以在我們的設(shè)備上做鍵合與解鍵合的應(yīng)用。
幻實(shí)（主播） 如果要讓材料更具有通用性，那研發(fā)上的難度必然不會小。其實(shí)我們欄目有一項(xiàng)“國貨我們推”的環(huán)節(jié)，下面請您給我們講一講今天想推薦什么產(chǎn)品？
張羽成（嘉賓） 目前，我們8吋以下的小尺寸的鍵合與解鍵合設(shè)備已經(jīng)比較成熟，當(dāng)然，在客戶使用場景上我們?nèi)匀辉诓粩嗟氐?，因?yàn)榭蛻舻男枨笠恢痹谧兓?，他們的工藝也在進(jìn)步，所以，我們的設(shè)備也必須對應(yīng)客戶的工藝需求做一些改進(jìn)。而先進(jìn)封裝12寸的設(shè)備，我們依照客戶對膠材的需求，提高了可能比其他設(shè)備廠商更大的壓力和更高的真空度，這些調(diào)整其實(shí)對于客戶的工藝和生產(chǎn)都有一定的幫助。
另外，在解鍵合這一塊，以12吋的大尺寸的設(shè)備為例，我們導(dǎo)入了激光解鍵合需求的功能，所以搭配激光解鍵合這一塊也可以讓客戶在整個(gè)鍵合與解鍵合都達(dá)到一個(gè)很好的搭配應(yīng)用。
幻實(shí)（主播） 我們目前面對的場景不少，現(xiàn)在一共有幾款產(chǎn)品在建設(shè)呢？
張羽成（嘉賓） 我們現(xiàn)在的產(chǎn)品有小尺寸的臨時(shí)鍵合與解鍵合，大尺寸的12吋臨時(shí)鍵合與激光解鍵合產(chǎn)品，另外，我們今年也在開發(fā)一款8吋的永久鍵合產(chǎn)品，以便提供給更多不同的客戶使用。
幻實(shí)（主播）? 您剛剛把產(chǎn)品以小尺寸和大尺寸做分類，這里想請教您一個(gè)問題，大小尺寸在做設(shè)備上的難度有什么區(qū)別呢？
張羽成（嘉賓） 因?yàn)?strong>鍵合會涉及到溫度和壓力，當(dāng)晶圓較小的時(shí)候，我們控制溫度和壓力就會相對比較容易，可一旦放大到12吋的晶圓上，它的溫度均勻度與壓力均勻度在控制上就沒有那么容易。另外，在整個(gè)下壓的過程中壓力的調(diào)整以及壓板的材質(zhì)也會有一些差異，因此，這部分問題的解決也花了我們較多的時(shí)間。
幻實(shí)（主播） 晶圓越大是不是對良率的穩(wěn)定性等方面就提出了更高的要求？
張羽成（嘉賓）是的，主要是良率方面，因?yàn)榭蛻糇钤诤醯木褪橇悸矢卟桓?，工藝做的成不成功?/p>
幻實(shí)（主播）而且這款設(shè)備對于Fab來說應(yīng)該算是生產(chǎn)型的設(shè)備，其產(chǎn)品質(zhì)量和Fab的成本有很大關(guān)系。
張羽成（嘉賓） 沒錯(cuò)，客戶當(dāng)然都希望這臺設(shè)備有更高的產(chǎn)能、良率，不會破片，也不用過多維護(hù)。
鍵合工藝的發(fā)展趨勢如何？
幻實(shí)（主播） 我想再問您一個(gè)問題，因?yàn)槟銈兪窃趪鴥?nèi)量產(chǎn)這款產(chǎn)品，這個(gè)賽道的國際競爭趨勢是怎么樣的呢？不管是咱們中國的技術(shù)積累，還是團(tuán)隊(duì)的掌握能力，和國際的那些龍頭企業(yè)區(qū)別大不大？您作為業(yè)內(nèi)從業(yè)者能給我們分享一下您的看法嗎？
張羽成（嘉賓） 臨時(shí)鍵合這一塊，一方面，目前,國內(nèi)在生產(chǎn)做量產(chǎn)的企業(yè)可能更多還是在使用國外的設(shè)備，像日本設(shè)備公司所生產(chǎn)設(shè)備就比較多。當(dāng)然，作為后來居上的一家設(shè)備廠商，我們也會去了解客戶在使用國外設(shè)備時(shí)遇到的問題，比如在對位，或是一些控制、操作方面，對他們來講不是很方便。那么，我們在前期開發(fā)設(shè)備的時(shí)候，就會先和客戶溝通，了解到他們的需求，從而針對這些需求做一些設(shè)計(jì)與改善。
另一方面，客戶對于國外設(shè)備的客制化需求沒有那么高，很少會有客戶臨時(shí)要求修改，客制化這個(gè)需求對國外的廠商來講是比較困難的一件事情，而對我們而言，給客戶最好的使用感是我們的追求，所以在剛開始的研發(fā)過程中就會把一些客戶的想法以及意見導(dǎo)入到我們設(shè)備，再交付給客戶，這樣一來，他們在后面的使用上也會更加得心應(yīng)手。
此外，國內(nèi)和國外比較而言，我們的服務(wù)也會比國外的更迅速及時(shí)。所以這方面我認(rèn)為我們會做得比國外的廠商更好。
幻實(shí)（主播）接下來，你們有什么規(guī)劃嗎？
張羽成（嘉賓） 我們考慮先進(jìn)封裝領(lǐng)域的市場，這里面涉及到了臨時(shí)鍵合設(shè)備以及解鍵合設(shè)備，另外，也有永久性鍵合設(shè)備的需求。我們希望一步一步完善鍵合設(shè)備的布局，因此，我們從臨時(shí)鍵合往永久鍵合方面做研究，因?yàn)橛谰面I合與臨時(shí)鍵合會涉及到完全不一樣的基礎(chǔ)。當(dāng)然我們現(xiàn)在也已經(jīng)投入相對的人力來做這方面的開發(fā)，所以接下來我們希望把所有的鍵合設(shè)備做到完善的布局，達(dá)到全系列產(chǎn)品都可以讓客戶進(jìn)行量產(chǎn)。
幻實(shí)（主播）您剛剛說了一堆方向，其實(shí)都是圍繞鍵合在做，那么這個(gè)行業(yè)賽道怎么樣呢？
張羽成（嘉賓） 以二三代化合物半導(dǎo)體為例，它們的晶圓尺寸一般在8寸以下，這樣的市場其實(shí)還是有增長需求，因?yàn)樗械木A，其實(shí)都需要經(jīng)過減薄的工藝流程，只要涉及減薄，就會有鍵合的需求?，F(xiàn)在三代化合物半導(dǎo)體市場其實(shí)還是在持續(xù)增長，所以我們也很看好這塊領(lǐng)域，相信它在接下來的時(shí)間里仍然會有一定的成長空間。
另外，12寸的布局對應(yīng)到先進(jìn)封裝這塊，國內(nèi)從去年開始到今年，漸漸有產(chǎn)線已經(jīng)在量產(chǎn)2.5D或3D的先進(jìn)封裝的產(chǎn)品。此外，我們預(yù)期明年到后年這段時(shí)間，會是它的成長爆發(fā)期。因?yàn)榻酉聛硭行酒瑓^(qū)會往高端的芯片市場整合，所以我們認(rèn)為接下來的2~3年，也是我們積極拓展市場的一個(gè)時(shí)機(jī)。
幻實(shí)（主播） 只要減薄就要用到鍵合，只要做先進(jìn)封裝，大部分情況下還是離不開鍵合，所以這也是您堅(jiān)定走這條賽道的一個(gè)信心。確實(shí)，鍵合我們以前聊得非常少，只知道這個(gè)東西特別難，聽起來都是關(guān)于機(jī)械的問題，但今天聽您講了這么多，我們會發(fā)現(xiàn)它不僅涉及到機(jī)械，還涉及到各種特殊場景下，對穩(wěn)定性的控制，以及材料工藝的融合，這本身就是一門交叉學(xué)科，可以說是一條不容易做成的綜合賽道。
非常感謝張總今天和我們分享這么多，也讓我們學(xué)到了不少，感謝您，也期待后續(xù)能有更多的機(jī)會和您交流。
晶圓級鍵合設(shè)備是指將兩片晶圓高精度對準(zhǔn)、接合，借助外加能量使接合界面的原子產(chǎn)生反應(yīng)形成共價(jià)鍵而結(jié)合成一體，從而使兩片晶圓間的接合介面達(dá)到特定的接合強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)兩片晶圓之間功能模塊集成的設(shè)備。
全球晶圓鍵合設(shè)備消費(fèi)市場主要集中在中國、日本、歐洲和美國等地區(qū)。其中，中國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展較快，晶圓鍵合設(shè)備銷量份額最大，2022年占據(jù)全球的40%，日本占據(jù)5%，而歐洲和美國分別占有19%和11%。雖然晶圓鍵合設(shè)備帶來了一些投資機(jī)會，但是行業(yè)技術(shù)壁壘較高，比較難以進(jìn)入。隨著半導(dǎo)體行業(yè)要求越來越高，過小的企業(yè)規(guī)?；蚣夹g(shù)開發(fā)投入不足，都難以跟上新技術(shù)的發(fā)展步伐，日趨激烈的市場競爭要求企業(yè)不斷擴(kuò)大規(guī)模及投入更多的研發(fā)力量。
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