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上海新陽加碼晶圓劃片刀業務,這是個怎樣的市場?
2020.8.7

文章来源:由「百度新聞」平台非商業用途取用"http://m.sohu.com/a/246856639_326603"

在半導體晶圓封裝前期工作中,劃片刀(dicingblade)是用來切割晶圓,制造芯片的重要工具,它對于芯片的質量和壽命有直接的影響。劃片刀在半導體封裝工藝中的使用如下圖所示:隨著芯片的小型化、大容量化、以及高效化,芯片的結構越來越復雜,芯片之間的有效空間越來越小,因而其切割的空間也越來越窄。這對于精密切割晶圓的劃片刀的技術要求越來越高。目前切割晶圓有兩種方法:一種是激光切割,另一種是機械切割,即,劃片刀切割。而后者是當前切割晶圓的主力。其原因是(1)激光切割不能使用大功率以免產生熱影響區(HAZ)破壞芯片,(2)激光切割設備非常昂貴(一般在100萬美元臺以上),(3)激光切割不能做到一次切透(因為HAZ問題),因而第二次切割還是用劃片刀來最終完成,所以劃片刀會在相當長的一段時間內,是半導體封裝工藝中不可缺少的材料之一。絕大部分硅片基底集成電路和器件產品在封裝時,都需要使用劃片刀進行切割。而過去25年來的全球經濟和半導體工業統計數據顯示,半導體集成電路和器件市場的年增長率和全球GDP的年增長率同步,所以劃片刀的需求量也在逐年增長。劃片刀市場分析目前全球劃片刀市場主要參與者約10家,行業龍頭廠商是日本DISCO、以色列ADT、美國KS等。目前國內劃片刀每年需求量在600-800萬片,按照160元片的售價估算,市場規模約為10-15億元人民幣。國內劃片刀市場基本由DISCO一家壟斷。劃片刀技術壁壘在于產品良率,根據DISCO年報披露,其毛利率高達52%。DISCO創立于1937年,總部設在日本東京。主要為精密加工設備及工具的制造與銷售,包括切割機、研磨機、刨平機(SurfacePlaner)、拋光機等;精密加工設備之租賃及舊設備之買賣,以及精密零件的加工服務等;主要應用于半導體、電子和建筑業。以色列先進切割技術有限公司(ADT)專門從事半導體晶圓切割(劃片)、芯片封裝切割(劃片)及微電子組件相關系統、工藝流程開發和刀片制造(HublessBlades,軟刀),致力于提供電子器件和光學器件專業切割及插削服務。2003年,投資者收購了庫力索法半導體有限公司(KulickeSoffa即KS)的切割設備(劃片機)及刀片制造(HublessBlades,軟刀)銷售部門,成立了以色列先進切割技術有限公司(ADT)。ADT企業總部、研發設施以及兩家生產工廠均位于以色列。公司雇傭了約160名專業人員。庫力索法公司始建于1951年,是一家美商獨資企業,是全球半導體封裝領域的領先者。多年來一直與全球重要的半導體制造商攜手合作,并為業界多項具重要意義的技術突破做出了關鍵性貢獻。庫力索法公司致力于為全球汽車、消費電子、通訊、計算機和工業等領域提供領先的半導體封裝和電子裝配解決方案。以上三者在晶圓劃刀片上面都有其領先優勢。而新陽方面依賴于其自有的劃片刀技術積累,將會在這個領域開拓一個新空間。新陽方面表示,公司的劃片刀業務于2015年完成技術開發,目前產能為5000片每月,主要客戶為通富微電,并且已經實現盈利。公司SYB系列劃片刀具有刀片結構優化、切割精度高、能夠高速連續切割、性能穩定、使用壽命長等優勢,能夠對金剛石顆粒的尺寸和形貌進行了科學合理的篩選,對金剛石在刀片上的濃度、均勻度、以及集中度進行了優化,同時對鎳基結合劑進行了創新的工藝處理,可對各種硬脆非金屬材料進行開槽和切割,與國外同類產品相比具有極高的性價比。新陽如何突破?新陽認為,晶圓劃片刀產品,特別是納米級晶圓劃片刀產品是用來加工超薄(100μm以下)、超小(比如150x150μm以下)、超脆(比如Low-K晶圓)、超繁(比如近10層的金屬層和相對應的介電層結構)等特點的晶圓,要求該劃片刀制作的每一個工序和工藝不僅苛刻,而且需要一系列的相關制作技術。Ni基納米級,該劃片刀的鎳基厚度可以達到10μm,是一般亞裔人頭發直徑的19。因此,本項目采用多種技術制作納米鎳基(nickelbonding)劃片刀;?機加工微米級,在機加工上,本項目采用高精度加工技術,嚴格控制劃片刀輪轂的同心度、圓度、平行度、平整度以及表面粗糙度;?測量誤差超微米級,鎳基刀刃的內應力控制是至關重要的技術環節,需要特殊的檢測手段與專門定制的設備,在『恒溫、恒濕』的凈房內使用。在他們看來,目前,有些晶圓厚度只有100μm左右,而硅基芯片的物理特征又十分脆弱,精加工這樣的晶圓,一般的劃片刀是無法滿足切割質量要求的。切割質量標準是芯片完整、不能產生微裂紋、界面不能剝離、芯片邊緣不能有毛刺、背面邊界不能崩裂、邊角不能脫落等,所有這些條件都是以微米級來衡量的。普通的鎳基劃片刀已經很難滿足切割這樣晶圓的技術要求,因而開發一種高性能的劃片刀已經越來越重要。當前,在劃片刀制造領域中,日本Disco獨占鰲頭,國內有幾家企業從事劃片刀研發多年,仍未能實現突破。這將是他們晶圓劃片刀項目的機會所在,根據半導體產業作為一個整體的趨勢,該項目將處于有利地位。在產品規劃方面,他們認為,項目初期主要生產目前市場上需求量最大,國內需求最急切的各類晶圓劃片刀,然后再開發特種刀型。具體步驟如下表:

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