文︱立厷

圖︱網(wǎng)絡(luò)

近日,“國產(chǎn)光刻機(jī)取得關(guān)鍵性進(jìn)展,ASML始料未及”的報(bào)道,由于沒有過多細(xì)節(jié),振奮還是為時(shí)過早。如果國產(chǎn)光刻機(jī)能達(dá)到國際水平,國內(nèi)科技水平的提升將是突飛猛進(jìn)的,相關(guān)行業(yè)會(huì)得到快速發(fā)展,產(chǎn)品造價(jià)成本會(huì)降低很多。

最近市場(chǎng)研究公司Yole又發(fā)了一個(gè)關(guān)于光刻、鍵合設(shè)備市場(chǎng)的報(bào)告,對(duì)我們了解半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)很有幫助。

缺芯拉漲光刻/鍵合設(shè)備市場(chǎng)

在光刻和鍵合工藝的推動(dòng)下,所有設(shè)備市場(chǎng)都在增長(zhǎng),到2026年將達(dá)到24億美元。終端市場(chǎng)的芯片短缺推動(dòng)了對(duì)代工廠和OSAT(外包半導(dǎo)體封裝和測(cè)試)的資本投資。

Yole半導(dǎo)體制造技術(shù)與市場(chǎng)分析師Taguhi Yeghoyan博士斷言:“毫無疑問,2020年對(duì)設(shè)備制造商來說是艱難的一年。由于疫情封鎖和多數(shù)人在家工作,芯片需求主要在消費(fèi)市場(chǎng)飆升。盡管注入了現(xiàn)金,但制造商無法跟上需求的增長(zhǎng)。大規(guī)模的工廠擴(kuò)張和設(shè)備訂單接踵而至。”

由于新冠疫情大流行、科技封鎖以及氣候和事故等相關(guān)問題,全世界的生產(chǎn)都幾乎暫停。所有這些都導(dǎo)致了整個(gè)市場(chǎng)的芯片短缺。政府和公眾意識(shí)到半導(dǎo)體工業(yè)在日常生活和國家主權(quán)中的重要性。因此,私人和公共制造業(yè)巨頭紛紛增加產(chǎn)量,宣布擴(kuò)大工廠或開設(shè)新工廠,而政府則在全球范圍內(nèi)加大了行業(yè)激勵(lì)力度。制造商的現(xiàn)金注入導(dǎo)致晶圓廠設(shè)備訂單激增。

按應(yīng)用劃分光刻與鍵合設(shè)備處理晶圓量

因此,對(duì)于許多大批量制造(HVM)設(shè)備供應(yīng)商來說,2020年是有史以來最好的一年。但他們也來不及生產(chǎn)這么多的設(shè)備,組裝和交付時(shí)間從幾個(gè)月增加到一年。因此,設(shè)備訂單已延至2021年和2022年。這將維持設(shè)備供應(yīng)商未來幾年收入的增長(zhǎng)。

超越摩爾提速,制造設(shè)備關(guān)鍵

設(shè)備銷售的有利地緣政治形勢(shì)因超越摩爾(MtM)器件的制造技術(shù)發(fā)展而得到加強(qiáng),MtM涵蓋MEMS、CMOS圖像傳感器(CIS)、電源和射頻9RF以及先進(jìn)封裝(AP)等。光刻設(shè)備是這一技術(shù)變革的支柱,鍵合工具的改進(jìn)則推動(dòng)了先進(jìn)封裝。

在光刻設(shè)備銷售方面,從傳統(tǒng)使用的曝光機(jī)(mask aligner)到步進(jìn)投影光刻機(jī)或掃描儀的持續(xù)過渡正在進(jìn)行,并加速了無掩模光刻的采用。這種變化是由超越摩爾器件微型化、超越摩爾器件與其他超越摩爾單元或主流器件集成在芯片或系統(tǒng)中,以及增加圖案化過程良率所驅(qū)動(dòng)的。

超越摩爾應(yīng)用的設(shè)備細(xì)分

在永久鍵合設(shè)備銷售方面,背面照明(BSI)CMOS圖像傳感器的混合鍵合正在發(fā)展�；旌湘I合也無可爭(zhēng)議地被用于3D集成和堆疊,主要用于存儲(chǔ)器和邏輯器件。表面活化鍵合(SAB)現(xiàn)在用于硅絕緣體(SOI)和專用于電源及射頻應(yīng)用的工程襯底。臨時(shí)鍵合設(shè)備的銷售則受襯底減薄和處理的推動(dòng),尤其是先進(jìn)封裝。

最后,器件集成的趨勢(shì),如3D堆疊和重構(gòu)晶圓,需要對(duì)光刻設(shè)備進(jìn)行修改,以解決先進(jìn)封裝中的鍵合工藝缺陷。這些缺陷可能包括襯底翹曲、錯(cuò)位和厚度不均勻。

增長(zhǎng)超預(yù)期,份額高度分散

2020年,光刻和鍵合設(shè)備市場(chǎng)的增長(zhǎng)超出人們預(yù)期,專門用于超越摩爾器件制造的光刻和鍵合設(shè)備市場(chǎng)總額為13．8億美元,但市場(chǎng)份額高度分散。一些玩家專門從事特定應(yīng)用的工具,如扇出型面板級(jí)封裝或?qū)Ｓ糜谛⌒突�合物半�?dǎo)體晶圓的步進(jìn)式光刻機(jī)。一些廠商使他們的工具更加靈活,例如用于晶圓對(duì)晶圓和片芯對(duì)晶圓工藝的無掩模光刻或混合鍵合工具。

超越摩爾器件的市場(chǎng)預(yù)期

還是2020年,光刻設(shè)備的銷售額達(dá)到10億美元。CMOS圖像傳感器應(yīng)用推動(dòng)了光刻設(shè)備的銷售,占市場(chǎng)的30%,其次是先進(jìn)封裝、功率、RF和MEMS。投影光刻設(shè)備占87%的市場(chǎng)份額,而傳統(tǒng)的曝光機(jī)仍占12%的市場(chǎng)份額。

按工序定位的HVM設(shè)備制造商

目前,佳能是超越摩爾光刻機(jī)銷售的領(lǐng)導(dǎo)者,擁有34%的市場(chǎng)份額,提供多種工具。然而,ASML正在接近佳能,占有21%的份額。中國國內(nèi)市場(chǎng)先進(jìn)封裝光刻設(shè)備的銷售是由SMEE(上海微電子裝備)推動(dòng)的,而S?SS MicroTec仍然是掩模對(duì)準(zhǔn)曝光機(jī)銷售的領(lǐng)頭羊。

光刻和鍵合供應(yīng)商超越摩爾應(yīng)用收入演變

2020年,永久鍵合市場(chǎng)價(jià)值2．59億美元,EVG Group是無可爭(zhēng)議的領(lǐng)導(dǎo)者,擁有75%的市場(chǎng)份額,主要銷售混合動(dòng)力、熔融(fusion)以及表面活化鍵合(表面活化鍵合)工具。

根據(jù)應(yīng)用范圍不同,永久鍵合設(shè)備供應(yīng)商的產(chǎn)品分為:研究或創(chuàng)業(yè)、LVM(小批量制造)或HVM、直接鍵合、間接鍵合。

永久鍵合設(shè)備供應(yīng)商分布

2020年,臨時(shí)鍵合設(shè)備市場(chǎng)價(jià)值1．06億美元,由先進(jìn)封裝推動(dòng)。該市場(chǎng)由EVG、TAZMO、S?SS MicroTec和TEL共享。HVM設(shè)備供應(yīng)商在2020年表現(xiàn)良好后,未來幾年的前景可能也很樂觀。預(yù)計(jì)超越摩爾光刻、永久鍵合和臨時(shí)鍵合設(shè)備市場(chǎng)將進(jìn)一步增長(zhǎng)。從2020年到2025年,其復(fù)合年增長(zhǎng)率分別為9%、13%和7%。到2026年,這些市場(chǎng)的總價(jià)值可能達(dá)到24億美元。

在全球薄晶圓臨時(shí)鍵合設(shè)備消費(fèi)市場(chǎng)中,在中國銷量的設(shè)備份額最大,約占據(jù)全球市場(chǎng)的三分之一;日本約占20%,剩下是歐洲和美國。

臨時(shí)鍵合設(shè)備供應(yīng)商分布