應(yīng)用于超越摩爾器件的三種制造設(shè)備類型的現(xiàn)狀

由5G無線技術(shù)、電動汽車和先進移動設(shè)備等應(yīng)用驅(qū)動的超越摩爾器件，將推動光刻技術(shù)、永久鍵合以及臨時鍵合和解鍵合設(shè)備市場增長。

大勢所趨，超越摩爾器件或?qū)⑵凭种髁麈I合和光刻技術(shù)的應(yīng)用

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，5G無線技術(shù)、電動汽車和先進移動設(shè)備等大趨勢應(yīng)用需要小型化和多功能的半導(dǎo)體器件。因此，制造下一代超越摩爾（More than Moore, MtM）器件需要具有新技術(shù)規(guī)格的制造設(shè)備。這些與遵從摩爾定律的主流半導(dǎo)體行業(yè)設(shè)備在分辨率、套刻精度、焦深（DOF）、晶圓彎曲度和背面對準等方面有很大不同。MEMS、傳感器和功率器件具有更寬松的技術(shù)指標，因此光刻機臺能夠以更低的成本實現(xiàn)。然而，上述大趨勢應(yīng)用正在推動具有更嚴格要求的器件，光刻特征尺寸低于1um。這將推動步進式光刻機的更廣泛應(yīng)用。

超越摩爾器件推動了晶圓間（W2W）鍵合，目前由基于熔融鍵合的CMOS圖像傳感器（CIS）驅(qū)動，可實現(xiàn)相位差自動對焦（PDAF）以及更快的拍攝功能。不過，W2W工藝的增長將主要由無TSV（硅通孔）的集成混合鍵合來引領(lǐng)發(fā)展。這些工藝可用于新的消費類CIS方案，如全局快門和飛行時間（ToF）技術(shù)，以及汽車行業(yè)的高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）。展望未來，3D NAND存儲器和片上3D系統(tǒng)（SoC）等新興主流產(chǎn)品，預(yù)計將在未來幾年內(nèi)重塑W2W業(yè)務(wù)。它們將取代芯片到晶圓（D2W）和引線鍵合，以最大化存儲器單元的數(shù)量和良率，并解決堆疊層的限制問題。

我們原本預(yù)計W2W會因為3D DRAM堆疊存儲器而提前上量。然而實際上，目前的成本和技術(shù)問題，限制了W2W對D2W組裝方案的替代。

本報告全面概述了應(yīng)用于超越摩爾器件的三種制造設(shè)備類型的現(xiàn)狀，更深入剖析了大趨勢應(yīng)用所帶來的技術(shù)趨勢和影響。

關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)應(yīng)用路線圖

超越摩爾產(chǎn)業(yè)的制造復(fù)雜性，為鍵合和光刻設(shè)備市場帶來了新商機整個半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模已達數(shù)十億美元。相比之下，超越摩爾產(chǎn)業(yè)的永久鍵合、臨時鍵合和解鍵合以及光刻設(shè)備市場還僅是百萬美元級別的小利基市場。

不過，大趨勢應(yīng)用市場將超越摩爾器件的復(fù)雜度推向了新高度，從而帶來了巨額投資。在此背景下，這些工藝步驟的設(shè)備市場總營收在2017年超過了4億美元。預(yù)計到2023年將達到約7.5億美元，在此期間的復(fù)合年增長率（CAGR）為10%。這主要是由光刻驅(qū)動，其后為W2W永久鍵合。

超越摩爾器件的新光刻設(shè)備市場主要由先進封裝驅(qū)動。目前，該細分領(lǐng)域占整個超越摩爾光刻設(shè)備市場的近60%，并將繼續(xù)通過步進式技術(shù)主導(dǎo)該產(chǎn)業(yè)。同時，MEMS和傳感器、CIS和功率器件的光刻設(shè)備營收很高比例來自傳統(tǒng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的設(shè)備改造。不過，新光刻系統(tǒng)即將出貨，以滿足舊設(shè)備面臨的更小的對準和特征尺寸限制。

W2W鍵合市場主要受CIS成像驅(qū)動，預(yù)期將受到來自新興CIS產(chǎn)品的推動。不過，3D NAND和3D SoC等新主流半導(dǎo)體應(yīng)用，也將在未來五年內(nèi)大力推動W2W鍵合市場的增長。2017年，臨時鍵合和解鍵合設(shè)備市場仍然僅是一個營收超過5500萬美元的相當小的利基市場。然而，它已經(jīng)應(yīng)用于許多超越摩爾領(lǐng)域，例如3D TSV平臺、扇出型晶圓級封裝（FO WLP）、MEMS和傳感器、功率器件和光子學應(yīng)用等。

從技術(shù)角度來看，激光解鍵合代表了主流技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于FO WLP和2.5D內(nèi)插器封裝。預(yù)計它將繼續(xù)成為領(lǐng)先工藝，主要由三星、SK海力士和美光等主要內(nèi)存制造商推動。由于良率問題，以及支持2019年末到來的大規(guī)模量產(chǎn)，這些公司預(yù)計將為下一代HBM2存儲器，從機械/熱滑動解鍵合轉(zhuǎn)向激光解鍵合。本報告針對2017~2023年期間，詳細分析了超越摩爾制造設(shè)備市場的產(chǎn)量和市場規(guī)模預(yù)測，并按超越摩爾細分應(yīng)用和技術(shù)進行了分解。

2017~2023年超越摩爾器件應(yīng)用的W2W永久鍵合、臨時鍵合和解鍵合設(shè)備市場預(yù)測

超越摩爾器件引領(lǐng)更廣闊的鍵合和光刻市場從競爭格局來看，超越摩爾設(shè)備市場是多元化的，供應(yīng)商來自多個不同方向。

超越摩爾領(lǐng)域主要設(shè)備供應(yīng)商

因此，鍵合設(shè)備市場高度集中在EVG和SUSS MicroTec等專業(yè)設(shè)備供應(yīng)商的控制之下。這些公司在非常特定的設(shè)備產(chǎn)品線已經(jīng)擁有成熟的專業(yè)技術(shù)，而傳統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商沒有能力支持這些工藝。不過，東京電子有限公司（TEL）是個例外，它在永久鍵合設(shè)備領(lǐng)域非?；钴S。相比之下，超越摩爾器件的光刻設(shè)備市場則以不同的方式呈現(xiàn)碎片化，因為該領(lǐng)域主要由兩類主要廠商提供服務(wù)：- Veeco、EVG、SUSS Microtec、SMEE等專業(yè)設(shè)備供應(yīng)商，專為超越摩爾行業(yè)提供全新的光刻設(shè)備；- ASML、佳能、尼康等頂級半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商，大多主要支持翻新設(shè)備。然而，目前設(shè)備領(lǐng)域在鍵合和光刻方面正朝著更多樣化的方向發(fā)展。

例如，亞洲設(shè)備供應(yīng)商最近就為市場帶來了較大的價格壓力，可能會重新洗牌超越摩爾設(shè)備市場。中國本土新廠商受益于地方政府的有力補貼，已進入市場并準備開始與產(chǎn)業(yè)頂級廠商展開競爭。目前，SMEE（上海微電子裝備有限公司）是中國該領(lǐng)域的主導(dǎo)企業(yè)，提供低成本的鍵合和光刻設(shè)備，在量方面占據(jù)了中國本土LED市場約70%的市場份額。其他亞洲設(shè)備供應(yīng)商包括韓國EO Technics和***Kinyoup Optronics，主要提供專用于FO WLP的激光解鍵合設(shè)備。

同時，在超越摩爾領(lǐng)域?qū)で笫袌龇蓊~的過程中，大型半導(dǎo)體前端或后端設(shè)備供應(yīng)商采取了不同的策略。他們通過收購其他公司來擴大其光刻業(yè)務(wù)，以完善產(chǎn)品組合并實現(xiàn)多樣化。例如，ASML分拆的Liteq被Kulicke & Soffa收購，Veeco則收購了Ultratech，KLA Tencor收購了Orbotech。最后，佳能是一家主要的前端光刻設(shè)備供應(yīng)商，正通過開發(fā)成本合理的全新設(shè)備來挑戰(zhàn)超越摩爾領(lǐng)域的設(shè)備供應(yīng)商。此外，它近期還通過利用物理氣相沉積（PVD）推出了基于金屬界面的永久鍵合設(shè)備，在鍵合業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了跨越。本報告按超越摩爾器件細分，量化并詳細介紹了主要的鍵合和光刻設(shè)備供應(yīng)商以及市場競爭格局。

2017年超越摩爾領(lǐng)域設(shè)備供應(yīng)商的市場份額