我國集成電路封裝設(shè)備應(yīng)抓住工藝發(fā)展趨勢機會

王海明

近年來，國際巨頭英特爾、三星和臺積電等晶圓廠正以數(shù)億計美元投入到先進封裝產(chǎn)業(yè)中，超越摩爾定律將封裝地位推向了前所未有的高度。集成電路封裝測試行業(yè)進入新時期。我國集成電路產(chǎn)業(yè)持續(xù)保持高速增長，技術(shù)創(chuàng)新能力不斷提高，產(chǎn)業(yè)發(fā)展支撐能力顯著提升，我國集成電路封裝設(shè)備應(yīng)抓住此次工藝發(fā)展趨勢機會。

集成電路設(shè)備發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)并存

未來幾年，我國IC每年投資額都在5000億元上下，實施提高裝備本土化率的鼓勵政策很必要。

2017年以來，集成電路芯片已超過石油成為我國第一大進口商品。國家正從頂層設(shè)計到具體環(huán)節(jié)來推動集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2008年開始實施的國家重大科技02專項以及2014年創(chuàng)立的國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金，大大促進了技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。中國是全球最龐大的集成電路消費市場，但在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，仍處于產(chǎn)業(yè)分工的中低端。與此同時，全球集成電路產(chǎn)業(yè)布局不斷變化，加速向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。目前，全球半導(dǎo)體銷售和投資進入新一輪高速增長期，晶圓制造廠和封測廠正前所未有地加大投入，新建晶圓廠和封測廠如雨后春筍。未來幾年，我國集成電路每年投資額都在5000億元上下，其中70%的投資是采購裝備和材料。因此，實施進一步提高裝備本土化率的鼓勵政策十分必要。一代器件，一代工藝，一代設(shè)備，集成電路制造裝備是我國芯片產(chǎn)業(yè)鏈中最薄弱的環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備基本依賴進口，全球知名的半導(dǎo)體設(shè)備制造商主要集中在美國、日本、荷蘭、韓國等發(fā)達國家。

重點關(guān)注集成電路封裝設(shè)備的發(fā)展

我國封裝設(shè)備整體上處于低端，還未形成批量生產(chǎn)帶動高端研發(fā)的良性循環(huán)。

目前，封測在集成電路行業(yè)中占比加大，發(fā)展成熟度也好于晶圓制造環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)封裝設(shè)備包括磨片、劃片、裝片、鍵合、倒裝等，而先進封裝也會用到光刻、刻蝕、電鍍、PVD、CVD等前道設(shè)備。據(jù)SEMI統(tǒng)計，過去10年內(nèi)，全球封裝設(shè)備市場規(guī)模年均增長6.9%，2018年全球封裝設(shè)備市場規(guī)模達到40億美元。但各類封裝設(shè)備市場呈寡頭壟斷格局，如日本Disco壟斷了全球80%以上的封裝關(guān)鍵設(shè)備減薄機和劃片機市場。其他封裝設(shè)備廠商還包括ASMPacific、K&S、Besi、Disco等。

集成電路先進封裝設(shè)備的國產(chǎn)化率正在逐步提高，像集成電路封裝用的光刻機，還有倒裝、刻蝕、PVD、清洗、顯影、勻膠等設(shè)備均已滿足國內(nèi)先進封裝的需求。先進封裝用前道設(shè)備國產(chǎn)率較高，光刻機、刻蝕機、植球機等超過50%，但傳統(tǒng)封裝設(shè)備國產(chǎn)化率整體上卻不超過10%。一直以來，業(yè)內(nèi)普遍認為封裝設(shè)備技術(shù)難度遠低于晶圓制造設(shè)備，行業(yè)關(guān)注度低，產(chǎn)業(yè)政策向晶圓廠、封測廠、晶圓制造設(shè)備等有所傾斜。雖然近年來國家重大科技02專項加大支持，但整體上封裝設(shè)備缺乏產(chǎn)業(yè)政策培育和來自封測客戶的驗證機會。

我國封裝設(shè)備整體上處于低端，在集成電路高端芯片的封裝工藝中應(yīng)用很少，個別機型依靠定制化需求打入市場，還未形成批量生產(chǎn)帶動高端研發(fā)的良性循環(huán)。筆者認為主要原因表現(xiàn)在：一是我國基礎(chǔ)工業(yè)薄弱，核心零部件“卡脖子”，如氣浮主軸就限制了高端減薄機和劃片機的發(fā)展;二是設(shè)備研發(fā)投入高，設(shè)備試錯成本高，難以形成市場反哺研發(fā)，導(dǎo)致核心技術(shù)人員流失嚴重;三是國產(chǎn)封裝設(shè)備可靠性是亟需解決的難題，封裝企業(yè)的客戶不能接受國產(chǎn)設(shè)備，國產(chǎn)設(shè)備試錯機會少，行業(yè)發(fā)展生態(tài)有待提升;四是封裝設(shè)備高端技術(shù)人才和團隊匱乏，關(guān)鍵技術(shù)長期得不到解決，設(shè)備性能提升緩慢。

市場與技術(shù)雙輪驅(qū)動國產(chǎn)封裝設(shè)備產(chǎn)業(yè)

定制化需求給國產(chǎn)裝備提供了舞臺，抓住工藝發(fā)展趨勢機會，國產(chǎn)設(shè)備才有可能取得突破。

集成電路封裝設(shè)備的發(fā)展是由市場驅(qū)動和技術(shù)推動共同作用的，本土化應(yīng)以芯片設(shè)計廠商為引領(lǐng)，芯片設(shè)計帶動制造封測，制造封測帶動裝備材料，營造鼓勵創(chuàng)新的氛圍。目前我國集成電路裝備產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平不高、核心產(chǎn)品創(chuàng)新能力不強、設(shè)備總體仍處于中低端等問題依然存在。設(shè)備產(chǎn)業(yè)進步是一個漫長而逐步的過程，我們一方面要繼續(xù)追趕現(xiàn)有水平的差距，另一方面隨著新設(shè)計、新工藝的不斷涌現(xiàn)，要在先進封裝工藝方面發(fā)力，設(shè)備定制化需求給國產(chǎn)裝備提供了大展拳腳的舞臺，抓住工藝發(fā)展趨勢機會，國產(chǎn)設(shè)備才有可能取得突破。

目前我國還沒有真正意義上大而強的封裝設(shè)備企業(yè)，我國集成電路封裝設(shè)備下一步發(fā)展值得深思。筆者從以下幾個方面提出建議：一是大力支持設(shè)備核心零部件的發(fā)展，與國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域龍頭企業(yè)形成合作，國家重大專項成立專題支持核心零部件研發(fā);二是平臺級企業(yè)大力引進高端人才和團隊，特別是具有國際封裝設(shè)備領(lǐng)先企業(yè)的領(lǐng)軍人物，創(chuàng)造有利于人才發(fā)展的寬松環(huán)境，構(gòu)建以企業(yè)為主體、以高校與科研機構(gòu)為支撐、產(chǎn)學(xué)研用相互促進的協(xié)同創(chuàng)新體系;三是建立持續(xù)政策導(dǎo)向的工藝-設(shè)備生態(tài)圈聯(lián)合體協(xié)同創(chuàng)新，由國內(nèi)終端用戶、設(shè)計、制造、封測、材料、設(shè)備等完整的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)組成，利用各產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)的資源和技術(shù)優(yōu)勢，共同研發(fā)先進技術(shù);四是加強資本運作，深度整合，共享資源，提高技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新能力，做強做大企業(yè)，設(shè)備企業(yè)可采用并購方式增強自身競爭力、擴大生存空間和削減成本，節(jié)省研究經(jīng)費，從而打通行業(yè)上下游環(huán)節(jié)。

以國產(chǎn)12英寸晶圓劃片機研發(fā)為例，12英寸劃片機具有多片切割、效率高、精度高、節(jié)約人力成本等特點，國內(nèi)封裝企業(yè)迫切需要價廉物美的12英寸晶圓劃片機。北京中電科電子裝備有限公司在國家“02專項”的支持下，從2014年開始投入研發(fā)12英寸劃片機，突破雙軸結(jié)構(gòu)工作臺橋接技術(shù)、大直徑薄晶圓傳輸技術(shù)、高剛度氣浮主軸技術(shù)以及刀痕識別分析系統(tǒng)設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)。2017年底在蘇州晶方完成工藝驗證，經(jīng)過2018年一年的技術(shù)積累，在2019年取得重要技術(shù)突破和市場突破，實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，簽訂合同金額過千萬元。