【干货】华虹、兆易、长电、盛美、芯原在慕尼黑现场的演讲精髓全在这里!

3月20日—3月22日,全球最大规模的半导体年度盛会SEMICON China 2019 在上海举办。此次盛会囊括了多场高端论坛以及技术研讨会,众多行业专家企业领袖等受邀发表演讲,从技术发展状况、市场发展趋势以及产业格局等方面提出自己独特、创新且先进的见解。

笔者先给大家提供一波儿SEMICON China 2019 盛美半导体的现场提问问答环节,看看是否有感兴趣的问题!

1、抛光及电镀设备的工艺节点大概是?

抛光新产品主要是用在先进封装,未来5G技术和AI芯片快速发展,对于数据传输要求比较高,目前TSV 3D 良率较低成本较高,2.5D在现在乃至未来是更好解决方案,所以AI技术所带来的高密度的封装和数据传输将会是一个爆发点,目前系统封装就需要这个技术,台积电的话要看他怎么做,目前认为新技术的发展驱使下,未来将对电镀以及抛光设备有更多的需求。因为线宽要镀五微米以上,要用CMP作的话,最大的问题就是一个抛光粉成本较高,还有同时抛光的镀层也比较厚也要花费很长时间,这两块的费用都会非常高,大约20到30美金。除非目前抛光液可以国产化,才可能降低一点成本。但是最核心的就是CMP的抛光液不能重复使用,因为里面有颗粒,如果重复使用就会在表面产生划痕使得产品报废,这就会造成高成本,同时CMP的废弃抛光液进行处理时也较麻烦,首先要去除里面的金属然后再打包埋入地下。

2、刚刚说到的抛光三步骤工艺可以降低80%左右的成本,请问电抛光、化学机械抛光以及刻蚀哪一步的成本降得最明显?

电镀铜大约在五微米以上甚至到十微米以上,我们利用电抛光完成95%左右的铜抛光量。剩下的部分再利用CMP技术,因为电抛光无法抛得很平。然后去除阻挡层时,我们自己开发了湿法刻蚀。这些工艺会使抛光粉的用量大大减少。

3、新技术的电抛光的抛光粉如何处理呢?

目前我们有一个新的方法,产品图中我们有一个装置还没有画出 我们可以用电镀的方式把铜再抽出来,铜将富集到阴极一个面板上,之后进行再加工处理后可以重复使用,不会产生环境污染。

4、电镀设备所使用的工艺节点是?

我们所设置的是从28nm切入,现在包括SMIC等是处于45到28nm制程之间,未来我们设备也可以用于12nm 10nm 7nm 5nm,以后将发展的越来越好。

5、为什么我们的设备不考虑与竞争对手等进行专利授权或者进行专利互换呢?

半导体设备市场没有一家用核心专利换东西,设备太排他性,涉及到市场瓜分和专利纠纷等一系列问题,一般很难共享。

6、硫酸清洗以前的技术是如何?

答:以前的技术都是在50nm以上,51nm就是批式清洗,那时候可以完成单片清洗用量的十分之一,而现在进入28nm,逐渐由批式清洗转为单片清洗,硫酸用量需要增加10倍,如果按以前老的技术进行,6万吨硫酸可以用于30个fab,由于单片硫酸清洗更干净,但硫酸用量增加了10倍,只够用于3个fab,而盛美半导体的第三类产品新技术又从单片回到批式,但不是简单的回去,是将硫酸回到批式,将wafer拿出来继续清洗,效果和单片清洗一样,但清洗硫酸用量回到了批式水平,即现在的十分之一,使新技术往下走时所增加的硫酸用量又回到原来水平,因此使用这个技术,在硫酸用量问题上可以保证10倍节省,原来的6万吨硫酸能做的不是3个fab厂10万片wafer,而是30个fab厂100万片wafer。

7、关于成本方面的问题?

答:举个例子DRAM工艺,一年如果采用盛美半导体的设备(多台),可以节省1200万美金费用,采用盛美半导体的技术每年费用大概为150万美金,如果不用盛美半导体的技术总共费用约为1300万美金,盛美半导体第三类新产品节省了90%的费用,5年约可以节省6000万美金,此外从环境方面而言,盛美半导体第三类新产品对缓解环境压力的冲击更大。

8、对fab的客户而言,晶圆厂的良率决定他的盈利能力,这个方面新开发的设备在客户采用方面目前的良率如何?新开发的设备性能很吸引人,能透露一下设备基台的售价?

答:第一台设备今年一月份已交付核心客户,正进行装机测试,良率数据应该在半年之后才可出来。但是从手头上的初步数据显示清洗效果和单片清洗无太大区别,但仍需要良率验证。关于售价方面,客户买你的设备其实不在乎售价是多少,更关心的是你的设备能为他节省多少钱,能为他创造多少价值。当然盛美半导体第三类新产品不会因为能节省费用,创造价值,而使价格过高,盛美半导体第三类新产品价格仍将是业界比较公平的水平,盛美半导体公司毛利在40-45%之间,盛美半导体第三类新产品真正的定位还没确定,但是绝不会太多偏差公司的毛利水平。

9、6亿美金的市场,现在被东京电子等公司占领,盛美半导体第三类新产品市场占有率能有多少?

答:目前单片清洗只有D公司和T公司,整个市场都有竞争性,对于盛美半导体第三类新产品能有50%的市场占有率就满意了。

10、您之前提到3种新设备都有出货,第三种设备处于测试阶段,那前两种设备也是处于测试阶段吗?还有盛美半导体的客户是国内的fab厂还是国外的厂商?

答:现在三种设备都有订单,第一台给第一个客户,是demo阶段,盛美半导体承诺做不好会将设备回收,但目前为止还没有一台设备回来,做好了客户才付钱。三种设备都有订单,但是要做好之后才可以收钱,这么做确实有风险,再送出去给客户之前盛美半导体自己得有一个评估,这个设备到底能不能被接受。

11、有没有一个预测的数据可以告诉我们,比如今年能卖出多少台?接下来多长时间能卖出多少台?

答:首先核心客户先验证,验证完他必然会下下一台出货订单,在这期间,在重复订单出来之前,估计别的客户都会处于观望状态,但也有可能别的客户看到核心客户在购买,也会进行尝试。所以盛美半导体预测大量订单应该在核心客户验证完产品良率,提交重复订单后才会出现。半导体销售真要花时间,不是说提出一个好技术,好工艺,客户都会立即购买。半导体生产线便宜的为30亿美金,台积电的3/5nm生产线更高达200亿美金,生产线上每台设备都是链条,表现出串联效应,每台设备每个环节如果质量不过硬,生产线就无法运行,因此对更换任何一个设备都非常谨慎,半导体设备销售是一个长期的过程。

12、第三个产品有专利保护,但整个产品衍生的逻辑其实还是比较清晰的,从槽式到单片再到单片和槽式相结合,按理讲这不是只有我们这一家公司可以想到的,那请问我们的专利保护到底是保护在那个层级,上升到和别人完全不同,防止模仿我们的产品,还是说可有类似的产品出来和我们竞争,我们如何去保护之前提到的我们希望的50%的市场份额?

答:专利也是一门学问,将槽式和单片两种模式简单的结合是肯定拿不下来的,谁都能想到。但是在槽式变单片过程中包含很多步骤,还有很多核心的过程在里面,盛美半导体把核心步骤专利化,结构专利化,如果其他公司想跨过盛美半导体的步骤,跨过设计的构架还真是困难的,所以现阶段我认为是非常新兴的。如果别的公司想进入必然要做很多很多工作,还不见得能进入这个市场。半导体就是具有这一大特点,卡在核心技术上,无法绕过,因为越到基础,可以选择的方式越少。

13、比如一个fab厂,有槽式设备,也有单片设备,先用自己的槽式清洗完,再用单片清洗不也可以?

答:先用槽式洗完,再用单片清洗,这肯定也可以,但是肯定不如盛美半导体的新设备。盛美半导体第三类新产品槽式清洗完后是湿的,如果等到wafer干了整个工艺就完了,同时时间节点也很重要,槽式清洗完必须立即进行清洗,不能让颗粒停留时间过长,这是盛美半导体第三类新产品最核心的部分。

14、我们的设备主要用于先进封装领域,那在芯片制造中是否会有应用场景?这些设备都是应用在集成电路中,那么现在在OLED处于mini OLED时很多也是Si基的,那我们的设备有没有可能在这方面有些应用场景?

答:膜很厚时,前道处理时,0.3-0.5um下电抛光节省成本就没什么意义了,但第二个抛光是没有机械力的,盛美半导体还有专利即先用CMP抛平,最后一道用电抛光。电抛光能做什么呢?如果介电材料是2.0以下的超低k材料,CMP就不行了,必须使用盛美半导体的技术,但现在唯一的缺陷或遗憾是2.0以下的超低k材料还不够成熟,需要等其成熟了盛美半导体的技术才可以应用上去,所以有时候好技术不一定能得到应用,还需要等时机。关于OLED,取决于应用大小,如果是同质层,线比较宽,高宽比较大,就有意义了,如果线比较窄,那可以直接用CMP,不需要盛美半导体的技术,所以还是要看具体的情况。

问答观看完毕,是否还意犹未尽,接下来让我们一起进入正题,分别针对设计、代工、存储器、设备,由行业大咖做详细见解分享!

1、半导体设计:迎接AI“芯”时代

芯原董事长兼总裁2019:人工智能与半导体技术论坛演讲

中国半导体消费市场持续增长。根据IBS数据,2010年中国企业在中国市场内消费的半导体产品占据全球总量的15.8%,预计到2020年将达到45.7%,且在2027年将进一步提升到64.2%。

受益于制造环节拉动,中国半导体将迎来新的发展机遇。根据SEMI数据,2017年到2020年间,全球会有62座新晶圆厂投入运营,其中26座将建在中国(占比42%)。而根据IC Insight,2019年全球将有9座新的12英寸(300mm)晶圆厂投入生产,其中5座将建在中国。这些都说明半导体产能不断向中国转移,中国逐渐成为全球半导体制造的核心基地,受益于制造环节的拉动,中国半导体产业链将迎来新的发展机遇。

中国逐渐发展为新芯片产品设计的主要基地。

中国集成电路设计发展迅猛。据统计,在2015年中国fabless企业共736家,经过3年的迅猛发展,到2018年已超过1600家。

中国集成电路产业发展仍然面临以下三大挑战:(1)市场自给率仍然不高;(2)设计跟随,缺乏创新;(3)人才缺口大。

全球科技产业正处于两轮科技红利的中点。科技逐步从“移动”发展到“AI”和从“2C”发展到“2B”,未来数据智能将引领科技发展。

  • 智能音箱产品发展迅速。在CES2019大会中,多款功能齐全的智能音箱产品被展出。根据Future Source,2019年智能音箱出货将达到7400万,同比增长37%,并在未来三年保持较快增速。
  • 无线耳机市场规模领衔可穿戴设备。预计将到2022年无线耳机出货量将达到1.58亿部,在可穿戴设备总出货量中的占比超过30%。无线耳机将支持虚拟个人助理,可以用于免提导航等多种任务。目前BLE5.1应用场景十分丰富。

关于芯原

公司在全球共有740多名员工,研发人员占比80%。目前芯原集团已经在2018年11月完成拆红筹重组,2019年1月完成股改,确立芯原上海为未来上市的主体公司。

芯原是全球领先的汽车电子图形IP(GPU)供应商。公司推出了第一款对标level 4的产品,在仪表盘GPU领域图形IP供应商中排名世界第一;在车载信息娱乐领域图形IP供应商中排名第二;在后座娱乐系统领域图形IP供应商中排名第三。公司产品在市场中拥有高占有率,客户遍布全球。

公司深耕嵌入式市场超过十年,目前拥有50多个专利,出货量达到3亿台。

芯原图芯的高性能GPU IP被众多国产CPU采纳。公司先前与华为手机进行GPU供应合作,但是产品载入手机较难,合作并未深入。公司目前产品在汽车领域应用十分广泛,并且被众多国产CPU采纳。公司作为一家典型的高科技企业,从研发IP到走入生产线需要较长的周期和较大的资本投入。科创板的出现将为高科技企业带来更多的融资机会,进一步扶持企业的发展。

2、封装:中国将迎来下一波封装机遇

长电科技首席执行长:SEMICON China开幕主题演讲

李春兴博士在开场就提及封装的重要性。目前在IC产业链中,封装约占10-15%的比重,作用是非常重要的。

李春兴博士认为,在过去的几年里,产业并购对封装业产生巨大的影响。他表示,目前封装产业正在经历巨大的转变。主要是因为并购之后,客户数量减少了很多,使得封装业的市场竞争更加激烈。随着产业向汽车电子和IoT等领域转移,先进封装技术的投资越来越大。营利增长缓慢,导致更长的投资回报期。

李春兴博士认为,中国将迎来下一波封装机遇,主要中国企业对封装的需求增长快速。中国IC设计公司在 2018年全球前五十大IC设计公司排行榜上占据了11个席位,而在2009年只有1家;11家IC设计公司中,有5家都是聚焦于目前最热门的智能手机市场;2018年中国IC设计公司的总营收占全球IC设计公司总营收的12%,而在2010年仅是5%;且在2018年全球前十大IC设计公司营收增幅排行榜上有4家中国IC设计公司,分列1、3、4、9位。

李春兴指出,从应用来看,现在移动设备用IC对封装企业的贡献达到了五六成,而如果移动设备市场不景气,则将对封装产业造成很大的影响。但李春兴也表示,在封装领域也有一些细分市场在增长,如模拟市场包括电源管理、无线通信、工业应用等,需要抓住这些新的成长机会。全球IC出货总数中,模拟IC的出货数量占比逐步提高,1980年约占32%,到2015年超过50%,达到53%,而2018年达到55%,预估到2023年将升至58%。李春兴博士更强调,模拟产品永远不会死掉。

3 、半导体存储器:开启数据驱动新纪元

兆易创新战略营销副总裁:SEMICON China演讲

70年代必须让所有程序存储大量的信息和材料,不可进行擦除操作,ROM凭借第一代固态解决方案取得了关键性优势,但其主要受无柔性掩膜和成本的限制;到了80年代,出现了可擦除的UV-EPROM,第一台PC有窗口,因为需要拿出来并放在UV光下,以便带走存储在栅介质中的电子。一旦具备可擦写的编程,便是一个巨大的成功。技术的演变方式是先有应用程序,然后就会有问题需要解决,最后提供适合之前解决方案的技术和解决方案,这就是UV光可擦除问题在十年内取得成功的原因。 到了10年推出了NOR-Serial产品,凭借其小巧柔性的外形和高性能赢得了市场,但受到scaling stop的限制。

闪存技术经历了快速发展。自1984年东芝发明闪存单元器件以来,闪存技术经历了快速发展,包括1988年intel首次介绍了256Kbit的NOR Flash,1989年东芝首次介绍NAND Flash,2012年三星首次介绍24层3D NAND Flash,2016年东芝/闪迪、美光、intel、SK海力士都量产了3D NAND。

NAND和NOR Flash的对比。NAND Falsh一般以存储数据为主,晶片容量大,读取时一次性读取一块较慢,价格较为低廉。NOR Flash一般存储程序代码,MCU可以直接读取,但晶片容量较小,与NAND比较读数据较快写数据较慢。

新兴的存储器渗透入长期存在的存储层次结构中,降低“存储墙”限制。新兴存储技术允许非易失性,字节写入,低延迟性能,更接近cpu。一旦通过软件架构优化充分利用新兴存储器的潜力,系统性能和功耗会受到极大的益处。

新兴非易失性存储器曙光越来越近。如TSMC 22nm、Samsung 28nm FDSOI、Intel 22nm FinFet和GlobalFoundries 22nm的MRAM;TSMC 40nm、22nm和UMC 40nm的RRAM;Intel和Micron的3D XPoint/PCRAM技术。

中国大陆NOR Flash市场格外繁荣。NOR Flash是目前中国大陆唯一的主流存储产品,拥有健康且不断增长的供应链和市场。NOR Flash市场已成为长尾市场,2018年稳定至25亿美元。因此,大型晶圆厂供应商专注于更大的市场营销,如DRAM和NAND。NOR Flash已经达到55/ 45nm的技术扩展壁垒。有限可扩展的内部高压操作和成本叠加使得NOR Flash难以进一步降低成本或提高密度。因此,虽然早期的领导者将注意力转移到了别处,但来自中国的新供应商会抓住机会趁势赶上。

越来越多的NOR Flash中国供应商涌现。中国大陆和台湾NOR Flash供应商由2007年的8%,提升至2017年的60%。

公司成为中国大陆NOR Flash的最大供应商,且具有一定的国际地位。NOR Flash是目前中国大陆供应商自行提供的唯一主流存储器。公司在中国大陆NOR Flash供应商中建立了领导地位。此外2017年在Serial NOR Flash全球市场份额中,公司占据14%,同年在Flash memory全球供应商市场份额中,公司排名第10。

数据存储市场应用不断增长。在IOT/模块以及自动化中,存储市场应用呈现不断增长的趋势,但存储器要求向low size、power、pin out、cost及high performance/reliability、long product lifecycle和octal SPI/DDR方向发展。

系统数据存储在每个电子系统中都是必不可少的,无论是使用独立芯片还是嵌入逻辑芯片。几十年来,各种存储技术和产品已成为领先的解决方案。它的发展是为了满足当时关键应用驱动的成本,密度,性能,技术扩展和供应可用性的整体平衡。Serial NOR Flash是当今代码存储的事实标准,更多的中国供应商蓬勃发展并占据市场份额。随着NOR Flash缩放的减缓,新兴的存储技术可能终于看见了属于它们时代的曙光。

4、半导体设备:  国之重器

3月20日,盛美半导体举办新品发布会,推出前道Ultra ECP(镀铜)、Ultra SFP(无应力抛铜)、Ultra Tahoe(浓硫酸单片清洗)设备,显著提升生产效率,降低生产成本,提升良率,新增合计拓宽市场10亿美金+。

【产品一】局部电镀设备:Ultra ECP map

技术核心点:该项局部电镀技术,第一个电极代表是一个垫片,四个电极依次打开,好处就是单一电极轮流打开,保证电流镀只在局部发生。利用盛美独家专利——局部电镀,就能做出很薄的籽晶层,在进行电镀之前我们要用PVD先溅射一层铜的籽晶层,完成后再上面进行电镀。目前孔径已经是纳米级别,将越来越小,所以电镀层不能太厚否则将会将孔封死无法进行填充。因为很薄,所以电流比较大,可以用局部电镀来解决。该项技术工艺先进,优越性大,可以很好的控制电流,可以保证均匀的电流可以用在40纳米、28纳米、14nm以及更加先进的制程中。未来我们的设计进入市场之后,将使得市场更具有一定的竞争性。

【产品二】抛光设备:Ultra SFP 365 Tool

抛光设备的总市场规模较小现阶段约为2亿美金,但是技术含量非常高,所以未来市场将逐步增长。随着AI芯片的发展, AI芯片封装的难度将越来越大,技术难点在于多管脚化,保证cpu和memory之间的良好连接进行数据交换十分重要,目前市场中的3D TSV技术在散热性方面仍然存在一些问题,我们的新设备可以应用于2.5D。

图中所示的镀层只有一层,但是实际一般是多层的。在不同层之间需要用铜线进行互连,首先需要做好沟道,然后再将铜电镀进去,镀完之后需要进行抛光,抛光过程至关重要,目前所用的机械化学研磨(CMP)所用的抛光粉成本较高,抛光5微米厚度的镀层需要花费约20美金。我们的新产品是使用电抛光,电抛光的化学液可以重复使用。

在电抛光设备运行时,硅片将反转(加反向电流转动),旁边装置头将液体(磷酸)喷上来,然后利用电抛光抛去多余的铜。使用完毕后,电抛光液流回之后可以进行重复使用。新产品的抛光液成本是CMP技术的十分之一。该项技术是盛美半导体的独家核心专利。

在实际的使用过程中,工艺分为三步:先使用电抛光技术完成95%左右的铜抛光量,剩下的部分再利用CMP技术,除了多余的铜镀层之外,还要利用湿法刻蚀去除阻挡层。实际应用中成本将减少至少80%,成本约为2-3美金。该设备以后可以利用到先进封装技术中,公司将在两到三个月之后向客户供货。

【产品三】清洗设备:Ulta C Tahoe

这款设备的突出特点是:节省化学液更加环保。在半导体工艺的清洗过程中所用的高温硫酸(具有碳化效应,温度大概为140或者150度以上),这一过程暂时还没有办法取代,到目前为止一直用了二三十年,它最大的坏处是难处理高污染。早期槽式清洗机利用用高温硫酸清洗,但是在50nm以下制程清洗效率和质量都不高,所以逐渐被淘汰。现阶段28nm制程以下一般采用单片清洗,在实际清洗过程中当高温的硫酸往下喷时,5%的硫酸是和硅片接触,剩下95%并没有起到化学作用,只起传递热量的作用热量,因此硫酸消耗巨大(光上海地区硫酸使用量是一年是6万吨)

盛美的新设备可以将把硫酸量使用量降低十倍,先利用槽式清洗机(类似洗碗机原理),初步用硫酸进行清洗(未彻底清洗干净),拿出来以后,放入另一边的单片器中,加入碱和HF,就可以彻底清洗干净。所以该新设备是一个合成机。总之:盛美半导体的第三种新产品将bench和single的优势相结合,可减少90%的硫酸,只需要10%的硫酸用量,估计每年硫酸费用可以节省1200万美金,除了节省金钱,还可以有效减轻环境指标压力,利用第三种产品新技术,可以实现30个fab厂每年生产100万片wafer,而不再是上海地区环境指标限制的3个fab厂每年10万片wafer,足足提高10倍。第三种产品的主要应用就是在离子注入、刻蚀、CVD等之后的清洗, 这一块也是其核心优点。现在全球清洗市场约为30亿美金,第三类产品占据20%,即6亿美金市场,前面两类产品市场分别各为2亿美金,也就是说盛美半导体新产品占据的总市场高达10亿美金。

5、半导体代工厂:引领中国制造新风潮

2019年3月20日,上海华虹(集团)有限公司党委书记兼董事长张素心在SEMICON China2019的开幕主题演讲中做了题为《开放 、创新、合作–中国的发展和全球业界的机会》的演讲。

在演讲中,张素心董事长认为,全球电子信息产业转移有四大阶段,第一阶段是在1950年代-1960年代,美国向日本、联邦德国等转移;第二阶段是1970年代-1980年代,日本、德国等向亚洲四小龙转移,其中韩国有以三星为代表的全产业链,台湾则主要是代工,包括晶圆代工、封测代工和EMS;第三阶段是1990年代-20世纪初,亚洲四小龙向中国大陆转移,主要模式就是代工+品牌;第四阶段是在2010以后,进入向中国大陆产业转移的第二阶段,转移的产业由整机组装向芯片、信息装备等核心部件转变。

张素心董事长强调,电子信息产业既是集成电路市场需求的来源,又是集成电路技术进步直接推动的结果。摩尔定律推动工艺技术进步的三大目标:低功耗、高性能、小尺寸。集成电路是电子信息产业变迁的支撑和核心,电子信息产业每一个发展阶段,都是以10倍于前阶段的数量增长,进入移动互联时代,终端数量已达到了百亿级。在PC时代,英特尔X86架构的芯片是推动PC技术不断发展的核心驱动力;到移动互联时代,高通、苹果等基于ARM架构的芯片推动了移动智能产品更加快速、便携和节能;而到了物联网和人工智能时期,专用芯片、GPU等芯片仍然是电子信息产业发展的核心支撑。

同时,集成电路在电子产业中的比例持续增加。根据ICInsights的数据,集成电路不仅在电子行业中起核心驱动作用,收入的规模占比也越来越大,占电子行业总体收入的比例从1978年的5.2%,快速上升到1995年的23.1%,到2018年则达到了31.8%,接近于三分之一。

从代工制造来看,中国代工业是全球增长最快的区域,2018年增长41%,增长金额(增长31.18亿美元)超过了全球代工业的涨幅(29.15亿美元)。

来源:国泰君安证券电子、芯思想

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