风雨三十年,从石英产品创新看中国半导体制造发展

      风雨三十年,从石英产品创新看中国半导体制造发展

在高端半导体的生产中,当工艺制程发展到28纳米以下,甚至10纳米、7纳米,对于石英产品纯净度的要求将越来越高。但是此类半导体材料仅有极少的比例在中国生产制造。过去二三十年间,HQS作为中国半导体企业的重要合作伙伴,目睹了中国市场发生的许多变化。



文|刘洋

校对|范蓉
图源|集微网


集微网沈阳报道,三十年风雨,贺利氏信越石英扎根沈阳、辐射全国,与众多半导体客户携手走过奋进之路,在中国半导体发展史上写下了浓重的一笔。


半导体是一个全球化的市场,每年中国要消耗全球50%以上的芯片,但仅有10%在中国生产制造。“这是一个巨大的差距”,贺利氏石英玻璃(以下简称HQS)CEO范比安先生(Heinz Fabian)对集微网强调,“中国制造2025”有志于缩短这一差距。“尽管不清楚需要多长时间,提高到多大占比,作为全球领先的半导体材料供应商,HQS将通过先进的技术和可靠品质,支持中国半导体行业的快速发展。”


5月18日,贺利氏信越石英(中国)有限公司30周年庆典以及先进工厂落成典礼在沈阳隆重举行,包括当地政府、德国驻沈阳总领事馆、商会、行业协会、半导体企业、以及合作供应商等在内的50位重要来宾共同出席。


产能倍增,实现技术规模升级


贺利氏信越石英有限公司成立于1988年,是德国贺利氏石英集团和日本信越石英株式会社在沈阳经济技术开发区合资兴建的现代化石英玻璃产品加工公司,是中国规模最大、技术最先进的石英产品制造基地,产品主要应用于半导体晶圆生产,是中国12英寸半导体晶圆厂最有力的搭档。


在品质和产量上,贺利氏石英的熔融石英是半导体市场上的领导者。贺利氏信越石英(中国)有限公司(简称HSQC)总经理朴键镐先生对集微网记者表示,此次改扩建在去年底基本完成,HSQC将升级为先进工厂,热加工区域的面积大大增加,产能相较于去年扩大一倍以上。当然,不仅是工厂规模的扩大,洁净等级也得到了大大提高,HSQC同时还引进生产超高纯石英的加工设备,精度更高,可将炉管直径控制在0.5mm左右,这一技术在中国市场目前只有贺利氏一家供应生产。


长达三十年的技术积累和工艺创新,是贺利氏石英产品获得超高纯认证的前提,也为客户在40nm、28nm甚至14nm的产品生产打下了坚实基础。贺利氏石英玻璃执行副总裁 Ralf Schneider指出,石英部件主要在半导体制造的沉积等环节中使用,对产品纯净度的要求极高,不能有杂质。尤其在原材料保证纯净的同时,改造后的工厂环境还可以保证避免加工过程中的二次污染,同时,贺利氏还能提供独有的后处理工序将石英部件表面微量的污染洗掉。据透露,中芯国际28nm工艺制程便采用了HQS的石英产品。


庆典仪式上,北方华创微电子总裁赵晋荣先生作为客户代表发言,感谢贺利氏信越石英一直以来的鼎力支持。目前,北方华创的28nm Hardmask PVD设备,实现了我国PVD设备零的突破和技术跨越,率先进入国际供应链体系。北方华创8英寸高密度等离子硅刻蚀机已进入中芯国际产线,深硅刻蚀设备也挺近了东南亚市场。北方华创已经成长为国内覆盖领域最广、产品种类最多、建设规模最大、综合实力最强的半导体装备旗舰平台。


朴键镐更对沈阳市及开发区领导的支持表示感谢,2016年HSQC沈阳工厂随着业务发展需要改扩建,时任铁西区副区长兼开发区管委会副主任张明先生在德国出差,临时改变行程,专程拜访了贺利氏总部,了解详细情况,为改扩建的推进打下良好的基础,并给予了许多指导和实际支持。


具体到HQS的客户产品供应方面,“国内和出口各占沈阳厂产能的50%,也有供货给美国、日本、新加坡和中国台湾地区。”朴键镐回答集微网记者道。


三十年巨变 看好中国半导体爆发


过去二三十年间,HQS作为中国半导体企业的重要合作伙伴,目睹了中国市场发生的许多变化。中国已经从一个出口、销售的主要市场,转变成全球半导体厂商扎根、服务的重要市场。


近些年来,全球半导体厂商加大了在中国市场的投资力度。三星投资70亿美元扩件西安厂,台积电投资30亿美元在南京建厂,英特尔将55亿投资的大连厂改装成3D NAND厂。由此可见,全球半导体厂商对中国市场的重视程度,在中国生产、服务于中国市场更加符合行业发展趋势。


范比安表示,以贺利氏一百多年来在材料市场的发展历程,以及与美日韩等多国密切合作的行业基础,辅以协同中国光纤市场蓬勃兴起的经验,HQS非常看好中国市场在集成电路领域的后发实力。“中国市场是非常具备潜力和吸引力的,将以火箭式的增长趋势爆发。HQS已经做好准备,目前拥有好的原材料、好的工厂、好技术、好产品,更有标准化的高纯度石英产品,背靠强大的行业前沿研发团队。”


Schneider补充道,从中国集成电路产业从芯片设计的发展,到设备、晶圆产业链的发展来看,三十年前,中国代工厂一直处于产业链的低端。但三十年后发展变化的速度非常快,目前已具备一个完整的生态系统、产业链。从以下四方面清晰可见:


其一,中国已经具有很强的芯片制造能力,无论在IP、还是专业知识(Know-how)方面都能看到中国设计公司的崛起;其二,在全球半导体的价值链中,虽然中国并未在最顶端,但正逐步提高自身的生产能力和行业地位;其三,在芯片制造能力方面,中国企业也在迅速提高竞争力;其四,在晶圆片、硅片等核心材料的生产能力上,我们也看到上海新阳这样的企业持续在努力。


2014年12月,“中国制造2025”这一概念首次被提出。2015年5月19日,国务院正式印发《中国制造2025》。新一代信息技术产业(集成电路等)作为十个重点发展领域之一被提出,国内半导体领域迎来最佳的发展机会。据国家制造强国建设战略咨询委员会制定的产业发展目标,到2020年我国集成电路产业与国际先进水平的差距将逐步缩小,全行业销售收入年均增速超过20%,移动智能终端、网络通信、云计算、物联网、大数据等重点领域集成电路涉及技术达到国际先进水平,16/14nm制造工艺实现规模量产,封装测试技术达到国际领先水平,关键装备和材料进入国际采购体系,基本建成技术先进、安全可靠的集成电路体系。


HQS深耕中国三十年,将借助与中国半导体产业链上下游的紧密的合作关系,以开放包容的态度支持中国集成电路企业的快速发展。目前,HQS与国内Foundry厂商北方微电子、中芯国际和华力微都有很好的合作关系,还可以通过与泛林半导体(LAM)、日本东京电子(TEL)、阿斯麦(ASML)等客户的网络关系,将更多优秀的技术引进到中国。范比安强调,HQS凭借其在石英玻璃制品的品质和产能保证得到了中国企业的一致认可。中国OEM厂商的发展速度极快,整体来看中国已迎来新的发展时机和新布局,贺利氏与“中国制造2025”的规划路线不谋而合,将迅速适应市场变革期,大力支持中国集成电路产业的快速发展。


技术创新步伐不止 定制化方案成趋势


“中国制造2025”是中国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领,旨在改变中国制造业“大而不强”的局面,通过十年的努力,使中国迈入制造强国行列。为此,国家投入了政策和大量资金推动半导体的发展进程,其中国家集成电路产业基金(简称“大基金”)进入密集投资期,截至2017年底,大基金累计项目承诺投资额达1188亿元,二期大基金正在募资中,预计规模至少达到1500亿元。


新一轮的投资热潮带动全球晶圆代工产业的不断升级,尤其中国市场上演兴建晶圆厂的热潮。据SEMI统计报告显示,2017到2020年,全球将新建62座半导体晶圆厂,其中中国大陆占26座。过去两年间,全球新建的17座12英寸晶圆厂中有10座位于中国大陆。


中国是贺利氏集团在全球最重要的三大市场之一,这将成为HQS进一步拓展业务市场的新目标。作为中国12英寸晶圆厂的有力搭档,HQS的石英产品主要应用于半导体晶圆生产,尤其在光刻机、薄膜和刻蚀机中大量被使用。硅片的加工过程中有很多时候是在高温条件下进行,石英玻璃本身耐高温,同时又非常纯净,因而它不会污染硅片。


然而,石英产品的纯净度由两方面决定,一方面是原始材料的纯度问题,贺利氏信越石英(中国)有限公司的原材料由贺利氏集团提供,提供了强大的供货支持;另一方面则来自加工过程中产生的污染,此次贺利氏沈阳厂的扩建,不仅扩大了工厂的规模,同时洁净等级也得到大幅度提升。


近年来,随着半导体工艺制程的不断提升,晶圆制造厂对石英产品的技术提出了更高要求。Schneider向集微网记者分析指出,像3D、Logic FinFET、DRAM对石英产品的要求和诉求各有不同,我们需要向客户提供定制化的解决方案。HQS有机会参与到半导体产品的设计、制造过程中,能够看到特定客户的需求,为其应用开发定制化解决方案,利用贺利氏在材料领域的领先技术和开发能力,为客户提供一个广泛的产品选择,为更高端的技术应用向低阶产品转移打好基础。


HQS提供的不仅是一个标准性的解决方案,目前贺利氏有电熔石英玻璃、气熔石英玻璃,还有合成型石英玻璃,能为客户提供一个广泛的产品选择。


尤其在高端半导体的生产中,当半导体技术发展到28纳米以下, 甚至10纳米、7 纳米, 对于纯净度的要求将越来越高。Schneider进一步强调,站在客户角度,未来HQS将从客户应用出发,解决客户痛点,在石英产品的纯净度实现进一步提高。比如黑石英就是一个很好的例子,具有极高的光吸收率(超过95%),发射率超过90%,同时提供均匀热场,是大大提高单晶圆生产良率的产品。


在材料技术的创新方面,其实在面向3D设备的高性能原子层沉积(ALD)技术方面,HQS早有合作。


Schneider向集微网记者透露,未来新的制程技术也将向ALE原子层刻蚀提供更高要求,HQS正在展开这方面的合作。贺利氏力求在材料的技术开发上时刻跟随行业发展需求, 并已经在技术研发和市场化方面做好准备,当行业需要的时候可以大规模提供相应的材料和技术。贺利氏在研发与创新上永远保持着年轻人的动能与效率。


据集微网了解,在半导体制造石英玻璃应用的细分市场中,HQS在中国的市场份额占到1/3。范比安表示,HQS在半导体市场前段对硅晶圆加工的领域,包含沉积、刻蚀在内还有更大的市场空间。希望客户能够不断挑战我们的材料,这是一个无止境的过程,企业只有通过规模经济的发展才能实现持续性的产品开发,这也是市场考验的必经过程。


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