作為產業(yè)上游關鍵，國產半導體材料進展如何？

電子發(fā)燒友網報道（文/吳子鵬）統(tǒng)計數據顯示，2023年中國半導體材料市場規(guī)模為146億元，同比增長12%；2016-2023年復合增長率為10%，高于同期全球增速（5.3%）。半導體材料對于整個半導體產業(yè)發(fā)展的重要性不言而喻，目前半導體材料的國產化率大約為30%，仍然道阻且長。

在第12屆中國電子專用設備工業(yè)協(xié)會半導體設備年會、第12屆半導體設備與核心部件展示會上，特設了一個“2024半導體制造與材料董事長論壇”，讓產業(yè)界清楚地看到，在國產半導體制造熱火朝天地推進過程中，國產半導體材料的近況如何。

國產設備和國產材料并行

在“2024半導體制造與材料董事長論壇”上，上海硅產業(yè)集團執(zhí)行副總裁、董事會秘書；上海新昇董事長、新傲科技董事長兼總裁李煒分享的主題是《合作共贏，共創(chuàng)未來》。他表示，每一年半導體設備年會，他都會受邀參加演講環(huán)節(jié)，一個重要的原因是設備和材料同是產業(yè)上游的核心環(huán)節(jié)，另外材料的發(fā)展也需要設備的支持。

李煒在分享中分享了一些很有價值的數據，比如在300㎜硅片的需求方面，2023年國內月需求量大概是180萬片，其中三分之二由國內廠商供應；2023年上海硅產業(yè)集團每月供應300㎜硅片的數量大約為90萬片，占據國內市場的半壁江山。

上海硅產業(yè)集團于2015年12月09日成立，經營范圍包括：硅產品和集成電路產品技術領域內的技術服務，硅產品和集成電路研制、銷售，硅材料行業(yè)投資，集成電路行業(yè)投資，創(chuàng)業(yè)投資，實業(yè)投資，資產管理，投資咨詢，投資管理，企業(yè)管理咨詢，商務咨詢等。目前，該公司專注于半導體硅材料產業(yè)及其生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展。

在上海硅產業(yè)集團的“一二三戰(zhàn)略”中，“二”代表著大尺寸硅材料和SOI材料。其中，上海硅產業(yè)集團旗下的新昇半導體主要承擔大尺寸硅材料的研發(fā)。李煒介紹說，新昇半導體主要做外延片、拋光片和測試片，主要用于存儲器、邏輯微處理器、電源管理分立器件、光學及傳感器、模擬產品、IGBT功率器件及特殊應用等集成電路產業(yè)。目前，上海硅產業(yè)集團有800多項專利技術，其中500多項來自新昇半導體。

李煒強調，包括國產半導體材料和設備，要想更好地發(fā)展，合作共贏是非常重要的?！拔覀兏鷩鴥鹊暮芏嘣O備廠商合作，比如滾圓機、截斷機、長晶設備等。目前，上海硅產業(yè)集團正在積極倡導建立生態(tài)，讓設備和材料共同成長。”

材料創(chuàng)新支撐集成電路技術發(fā)展

安集微電子科技（上海）股份有限公司副總經理彭洪修分享的主題是《材料創(chuàng)新支撐集成電路技術發(fā)展》。安集科技是一家以自主創(chuàng)新為本，集研發(fā)、生產、銷售及技術服務為一體的高科技半導體材料公司，經營范圍包括集成電路用相關材料的研究、設計、生產，銷售自產產品，并提供相關的技術服務與技術咨詢等。自2004年成立以來，安集科技已成功開發(fā)并量產了全品類化學機械拋光液和技術領先的功能性濕電子化學品，并與客戶緊密合作，開啟了原始創(chuàng)新，定制開發(fā)新技術、新應用所需的產品，助力集成電路產業(yè)的發(fā)展。

彭洪修表示，設備和材料是分不開的，設備和材料搭配可以更好地支撐集成電路產業(yè)的發(fā)展。在當前的半導體制造里，銅依然是非常重要的材料，比如從130nm到4nm工藝，在前道為了獲得導電更好的線路，銅的層數并沒有減少，而是越來越多。當然，不同的工藝，不同的用途，銅的材料成分會有差異，比如65nm、40nm、28nm用到的銅基礎液有很大的差異。在后道的先進封裝里，也是通過納米銅來實現連接。

安集科技提供化學機械拋光液一站式解決方案?；瘜W機械拋光是集成電路芯片制造過程中實現晶圓全局均勻平坦化的關鍵工藝，化學機械拋光液是化學機械拋光工藝過程中使用的主要化學材料。根據拋光對象不同，安集科技化學機械拋光液包括銅及銅阻擋層拋光液、介電材料拋光液、鎢拋光液、基于氧化鈰磨料的拋光液、襯底拋光液和用于新材料新工藝的拋光液等產品。目前該公司銅及銅阻擋層系列化學機械拋光液，可以滿足國內芯片制造商的需求，并已在海外市場實現突破。

彭洪修指出，工藝的整合以及一站式解決方案，讓安集科技能夠更好地理解材料是什么。

面向先進封裝的臨時鍵合材料系統(tǒng)解決方案

深圳市化訊半導體材料有限公司董事長張國平分享的主題是《面向先進封裝的臨時鍵合材料系統(tǒng)解決方案》。目前，在半導體制造的后道工藝中，先進封裝的占比越來越高，根據?WK Research的報告，全球先進封裝市場預計在未來幾年將蓬勃發(fā)展。2022-2027年期間的復合年增長率(CAGR)預計為9.2%。此外，全球?封裝測試市場規(guī)模預計在2028年達到1360億美元，其中先進封裝占比約為58%。

先進封裝的快速發(fā)展對于材料有著積極的帶動作用，化訊半導體的主要方向是先進封裝里的臨時鍵合材料。臨時健合是先進封裝最核心的工藝之一，廣泛應用到2.5Dcowos封裝、info POP封裝和waferto wafer hybrid bonding工藝。先進封裝中晶圓減薄主要是為了滿足TSV制造和多片晶圓堆疊鍵合總厚度受限的需求，有效提高芯片制造的效率和成本效益。由于大尺寸薄化晶圓的柔性和易脆性使其很容易發(fā)生翹曲和破損，為了提高芯片制造的良率、加工精度和封裝精度，需要一種支撐系統(tǒng)來滿足苛刻的背面制程工藝。在此背景下，臨時鍵合與解鍵合技術應運而生。

化訊半導體于2016年由中國科學院深圳先進技術研究院技術轉移轉化成立，專注于高端半導體材料的研發(fā)與產業(yè)應用。公司聚焦集成電路先進封裝、功率器件、新型顯示等三大戰(zhàn)略新興領域，致力于為客戶提供關鍵材料及系統(tǒng)解決方案。在臨時鍵合材料方面，化訊半導體構建了最完善的臨時鍵合材料產品家族，是國內臨時鍵合材料的唯一量產企業(yè)。該材料服務于5G、AI、HPC及IoT等領域大算力、高帶寬存儲芯片的先進制造，支撐客戶完成2.5D、3D、FOWLP及FOPLP等先進封裝制程。

張國平談到，臨時鍵合材料有著非常高的難度和技術壁壘，“先進封裝的臨時鍵合工藝一旦開始，材料就要伴隨整個制程，經歷大概200步以上的先進封裝工藝。期間，臨時鍵合材料要安全地保護昂貴的晶圓，不能出現任何的破損。當然，200多步工藝結束以后，還要能夠非常容易地分離和清洗，確保沒有任何的殘留，這是臨時鍵合特別有挑戰(zhàn)的地方，不亞于任何一款留在芯片中的核心主材。材料的耐熱性、耐化性、激光的吸收效率等都是臨時鍵合材料研發(fā)和量產的挑戰(zhàn)所在。”

根據張國平的介紹，該公司的臨時鍵合材料已經于2019年導入國內封測龍頭企業(yè)，已經幫助客戶量產5年，是國內唯一的供應商。同時，化訊半導體的臨時鍵合材料也已經進入到臺積電的CoWoS先進封裝量產工序中。

結語

第12屆中國電子專用設備工業(yè)協(xié)會半導體設備年會、第12屆半導體設備與核心部件展示會是國產設備的盛會，但是設備和材料同為產業(yè)上游的核心，需要更好地協(xié)同，因此“2024半導體制造與材料董事長論壇”也是干貨滿滿，讓我們得見國產半導體材料發(fā)展的最新進展。