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作者：立言
在AI、智能汽車、機器人等前沿科技蓬勃發(fā)展的浪潮中，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正迎來前所未有的機遇與挑戰(zhàn)。半導(dǎo)體全球產(chǎn)業(yè)鏈在發(fā)生著巨大變化的同時，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)喜憂參半，一方面是旺盛的需求，另一方面在半導(dǎo)體高端制造裝備的獲取上卻受到了諸多限制，中國的半導(dǎo)體企業(yè)負重前行、攻堅克難，也有很多新勢力加入進來共同推動行業(yè)發(fā)展。
2021年之前，半導(dǎo)體工藝和量檢測裝備基本都以國外為主，尤其是量檢測裝備國產(chǎn)化率不足3%，成為制約國內(nèi)半導(dǎo)體發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。
今天，新凱來宣布，已完成13類關(guān)鍵量檢測產(chǎn)品開發(fā)，并在國內(nèi)邏輯、存儲和化合物的主要半導(dǎo)體制造企業(yè)開始量產(chǎn)應(yīng)用。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫對話了新凱來量檢測裝備產(chǎn)品線總裁 酈舟劍，想要進一步了解這家低調(diào)的半導(dǎo)體裝備公司的核心產(chǎn)品與未來布局。
?01量檢測裝備有多重要？?
半導(dǎo)體量檢測裝備可細分為檢測（Inspection）和量測（Metrology）兩大類：檢測是找出晶圓在不同工藝之后的各種類型缺陷，如顆粒污染、表面劃傷、開短路等對芯片工藝性能具有不良影響的特征性結(jié)構(gòu)缺陷；量測指對被觀測的晶圓電路上的結(jié)構(gòu)尺寸和材料特性做出的量化表征，如薄膜厚度、關(guān)鍵尺寸、刻蝕深度、表面形貌等物理性參數(shù)的量測。量檢測是芯片研發(fā)和量產(chǎn)中的眼睛，對研發(fā)環(huán)節(jié)的工藝改進、量產(chǎn)爬坡中的良率提升和控制都至關(guān)重要。
在整個前道裝備中，量檢測裝備是國產(chǎn)化率最低的裝備類別之一。由于國內(nèi)半導(dǎo)體制造企業(yè)早期主要依賴于國外廠商提供高端量檢測裝備，在半導(dǎo)體裝備的可獲得性上陸續(xù)受限后，不僅裝備本身，連運維都成為了關(guān)鍵瓶頸。
量檢測裝備技術(shù)難度極高，售價也非常高昂，一臺高端明場缺陷檢測產(chǎn)品售價高達數(shù)百萬至上千萬美金，價值可見一斑。2021年之前，國內(nèi)在量檢測高端裝備領(lǐng)域幾乎是空白的，包括裝備和對應(yīng)的零部件、材料及工藝基礎(chǔ)等都很薄弱。VLSI Research 攜手 QY Research 的聯(lián)合研究數(shù)據(jù)顯示，該行業(yè)的 CR5 指數(shù)（代表行業(yè)內(nèi)前五大企業(yè)市場份額總和的市場集中度指數(shù)）高達 82%。整個市場，排名靠前的五大裝備供應(yīng)商無一例外，皆來自歐美及日本。有兩座大山牢牢壓在國內(nèi)量檢測裝備領(lǐng)域。一座是“零”經(jīng)驗，國內(nèi)半導(dǎo)體量檢測裝備開發(fā)缺少需求驅(qū)動，沒有應(yīng)用經(jīng)驗，沒有技術(shù)積累，領(lǐng)域?qū)I(yè)人才也幾乎為零。另一座是核心零部件，國內(nèi)工程基礎(chǔ)能力與核心技術(shù)儲備不足，關(guān)鍵零部件被國外廠商長期壟斷。就是在這樣的情況下，包括新凱來等在內(nèi)的國內(nèi)半導(dǎo)體裝備企業(yè)開始發(fā)力。
?02在沉默中前行
新凱來自成立之初就瞄準國內(nèi)半導(dǎo)體制造企業(yè)的高端裝備需求。2022年開始快速構(gòu)建研發(fā)團隊、組織行業(yè)資源，從客戶需求到系統(tǒng)設(shè)計，從零部件開發(fā)到整機集成，3年潛心研發(fā)，碩果累累。
3月26日，新凱來即將發(fā)布的13類產(chǎn)品涵蓋了光學檢測、光學量測、PX?量測、功率檢測等領(lǐng)域。
產(chǎn)品可分為兩大類：一類是技術(shù)難度較高的光學量檢測產(chǎn)品，比如：明場缺陷檢測BFI、暗場缺陷檢測DFI等。另一類是當時國內(nèi)空白但產(chǎn)線必需的PX（物理和X射線）及功率檢測產(chǎn)品，比如：X射線類XPS、XRD等。
光學量檢測產(chǎn)品，包括：明場缺陷檢測BFI、暗場缺陷檢測DFI、表面缺陷檢測 PC、空白掩模缺陷檢測MBI、套刻量測DBO和IBO，都基本完成客戶側(cè)驗證，2025年進入量產(chǎn)狀態(tài)。PX量測產(chǎn)品，包括：原子力顯微鏡量測AFM，X射線類量測XPS、XRD、XRF，均已經(jīng)進入量產(chǎn)交付。
據(jù)了解，新凱來PX量測產(chǎn)品在量測精度、重復(fù)性、產(chǎn)率等關(guān)鍵性能指標上均達到了行業(yè)先進水平。當前在國內(nèi)邏輯、存儲和化合物的主要半導(dǎo)體制造企業(yè)，都得到了量產(chǎn)應(yīng)用。功率檢測產(chǎn)品，包括：CP (Chip Probing) 、KGD (Known Good Die) 和FT (Final Test) 測試機，也已經(jīng)完成開發(fā)，進入規(guī)模應(yīng)用。
新凱來半導(dǎo)體量檢測裝備具備三點優(yōu)勢：第一，產(chǎn)品起點高，通過正向設(shè)計，檢測精度、靈敏度及產(chǎn)率等性能指標對標行業(yè)先進水平。第二，掌握底層關(guān)鍵技術(shù)，核心零部件全部實現(xiàn)突破，確保供應(yīng)安全和性能領(lǐng)先。第三，產(chǎn)品組合高低搭配，可覆蓋不同制程節(jié)點需求。從客戶反饋和實際運行表現(xiàn)來看，新凱來量檢測產(chǎn)品能有效解決客戶面臨的痛點，滿足產(chǎn)線需求。以第一臺量測產(chǎn)品XPS為例，該產(chǎn)品在客戶端已穩(wěn)定運行近兩萬小時，關(guān)鍵性能指標均達成先進工藝客戶的應(yīng)用需求。
?03步步難行，步步行
量檢測裝備之所以國產(chǎn)化進程緩慢、國產(chǎn)化率低，主要是由于技術(shù)難度大以及產(chǎn)線試錯成本高。根據(jù)Yole的統(tǒng)計，工藝節(jié)點每縮減一代，工藝中產(chǎn)生的致命缺陷數(shù)量會增加50%，而最終芯片良率是累乘的結(jié)果。以先進工藝為例，只有保證每一道工序的良品率都超過99.98%，最終的良品率才可達到70%~80%。因此，作為產(chǎn)線良率擔當?shù)牧繖z測裝備，對其性能要求更是極高。
量檢測裝備要求精度高、速度快，絕大部分核心技術(shù)的突破都是對物理極限的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)的設(shè)計仿真，零部件的性能，都對產(chǎn)品最終性能至關(guān)重要；尤其是核心零部件，是量檢測裝備國產(chǎn)化的關(guān)鍵瓶頸。買不到，自己造。核心零部件獲取困難，如高規(guī)格明場燈泡、相機等零部件根本無法獲??；即使獲得一些性能有限的部件，最終也無法滿足系統(tǒng)的需求。
新凱來開始就確定了正向設(shè)計和關(guān)鍵零部件自研策略，提出了“源、路、探、算、臺”系統(tǒng)架構(gòu)概念，圍繞五個關(guān)鍵子系統(tǒng)和零部件開展技術(shù)攻關(guān)，通過與國內(nèi)供應(yīng)商協(xié)同，從部件規(guī)格定義、材料選型、加工工藝、裝調(diào)技術(shù)等方面開展聯(lián)合研發(fā)。
以新凱來明場缺陷檢測產(chǎn)品BFI的LSP光源為例。LSP光源是基于等離子體理論開發(fā)的特種光源，亮度遠超太陽，給BFI產(chǎn)品提供足夠的光能以提升整機檢出率和產(chǎn)率。為了實現(xiàn)高亮度，需要將幾千瓦的泵浦激光聚焦到一個極小的點，并穩(wěn)定地激發(fā)和維持等離子體。不但要進行非常精密的光學設(shè)計、熱設(shè)計、燈泡內(nèi)外流場設(shè)計等正向設(shè)計，同時需要突破精密加工與裝配工藝，最終達成光源的功能與性能指標，實現(xiàn)批量生產(chǎn)。如今，新凱來量檢測裝備在核心零部件上均實現(xiàn)了國產(chǎn)化，每一個突破，在2021年之前也被視作難以逾越的高山。
?04道阻且長，行則將至
狄更斯于《雙城記》所言 “這是最好的時代，也是最壞的時代”，當下半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的宏大敘事中，我們反過來看這句話更為合適：“這是最壞的時代，也是最好的時代。”這恰如其分地勾勒出新凱來所處的復(fù)雜格局。
不利的地方在于，國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)起步較晚，和國外的半導(dǎo)體仍存在一定的差距；好的地方在于，半導(dǎo)體裝備市場越來越蓬勃，在當前的國際形勢下，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大有可為。
三年時間，新凱來完成了全系列裝備開發(fā)，初步滿足邏輯、存儲等半導(dǎo)體制造企業(yè)的需求。截至2024年底，大部分裝備已經(jīng)取得突破，開始驗證和應(yīng)用。這為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展帶來新的改變。
談到未來，酈總表示：“當前首要解決先進制程問題，國外工藝節(jié)點已經(jīng)走的更領(lǐng)先，我們也會朝這個方向持續(xù)地努力，這需要時間，但我們有信心?！?/p>
他微笑著繼續(xù)說道：“方向是清晰的，道路是坎坷的?！?/p>
