先进制程推进下你必须要了解的晶圆激光切割术

本期话题：

00:13从奢侈品到必需品，激光开槽走过了怎样的发展路径？

04:42激光隐切：更适合晶圆“体质”的切割工艺

08:45如何跑好半导体这场马拉松？这些因素是关键！

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从奢侈品到必需品，

激光开槽走过了怎样的发展路径？

幻实（主播）
本期节目我们邀请到了无锡光导精密科技有限公司副总经理何建锡，请何总和大家打个招呼。

何建锡（嘉宾）
大家好，我是何建锡，是无锡光导精密科技的副总，主要负责销售。光导科技是一家在全球范围内提供激光装备和快速服务支持的创新型科技企业，隶属于无锡先导智能装备股份有限公司。先导在半导体领域里孵化了几个公司，包括微导纳米、天芯微等等。

幻实（主播）
光导目前做什么具体的产品和方向，布局在哪些领域？

何建锡（嘉宾）
光导致力于给新能源和半导体行业提供整体激光解决方案。目前，半导体方向我们有4项产品，包括激光开槽设备、激光隐切设备，TSV(3D封装)的钻孔设备，还有打标设备。在开槽设备方面，我们基本上已经填补了国内市场的空白，达到了和国际竞争对手同样的水平，在一些功能实现上甚至超越他们的水平，我们正与诸多国际客户，如恩智浦、英飞凌等展开验证合作。

硅通孔技术(TSV:Through Silicon Via)是通过在芯片与芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通；TSV技术通过铜、钨、多晶硅等导电物质的填充，实现硅通孔的垂直电气互联，这项技术是目前唯一的垂直电互联技术，是实现3D先进封装的关键技术之一。

幻实（主播）
您提到了你们有很多方向，其中之一就是开槽环节，能跟我们先科普一下它应用在什么场景下吗？

何建锡（嘉宾）
传统的晶圆是以刀轮切割，随着制程的推进，对精准切割的要求更为严苛，如果直接用刀轮来切，就会很容易把wafer切碎，所以从英特尔开始，就先用激光开槽工艺把金属去除后，再用刀轮来做第二道工艺。

开槽设备以前可以说是一个奢侈品，后来慢慢地变成了核心工艺，从前，我们的竞争对手基本在开槽领域处于垄断地位，所以我们在4年前就开始开发这个设备，到现在，我们的指标基本上可以和日本的那家竞争对手对标。

幻实（主播）
您说之前它是个奢侈品，是因为掌握这项工艺很难很贵吗？

何建锡（嘉宾）
是的，在龙头垄断的时候这种设备非常贵，单价大概达到了几百万美金。但在我们投入开发之后，就把这个设备的成本打下来了，在这之后，它在国内就变成了必需品。当然，工艺的需求也是一个原因。之前在国内很少有45纳米以下的产品，基本都是国外在用，而现在，这种产品越来越多，如果还是只用刀轮来切的话，就会造成很大的问题，会损坏wafer，切碎或者有裂痕。

众所周知，wafer越来越贵，如果为了省这一道工艺的费用，导致最后良率或其他方面不达标，我认为这是得不偿失的。所以，越来越多的封测厂以及他们的一些IDM客户都在引进这种工艺。

刀轮切割工艺（Glass Scoring）是一种使用具有特定硬度的刀轮，在一定的压力下划过玻璃板材表面，在玻璃表面形成一道切槽的工艺。在液晶显示器的制造过程中，刀轮切割工艺被用于将液晶空盒固定在切割机工作台上，通过刀轮沿玻璃上的切割标记在一定压力下划动，在玻璃上形成一条深度和宽度一致的切口。该工艺的精度和速度直接影响到产品质量和生产效率。

激光隐切会是更适合晶圆“体质”的切割工艺吗？

幻实（主播）
您刚刚提到了还有另外三种设备，同样也请您给我们科普一下？

何建锡（嘉宾）
因为我们是做激光设备起家的，所以我们在一些环节包括晶圆背面打标上，比如说我一颗晶圆有1万个die（晶片晶圆体），那么每一颗都要做到精准打标，所以对精度要求非常高。现在在WLCSP和TSV工艺里就需要每个die来做打标，我们也开发了这款设备。

TSV钻孔主要还是针对CIS和Fan-out PLP（扇出型面板级封装）领域，这是一个新的领域，所以我们也在和一些头部客户进行验证。我们觉得隐切有很大可能在将来替代刀轮切割，所以我们也在设计、推广这个设备。

2017-2021年中国激光设备销售规模及切割设备占比

（图源：中国激光产业发展报告）

幻实（主播）
所以你们在激光的各种应用场景里，越细分玩得越清晰。其实我们和日本的一些企业也聊过，尤其是他们说像一些第三代半导体工艺，它的Wafer非常硬，所以他们的刀具特别好，切的时候很大程度上能够保证晶圆的完整性和低损耗率。所以我想，从您的产品选择上来说，激光的技术路线可能比传统的金刚等刀具切割有更先进的体验感,对吗？

何建锡（嘉宾）
是的，一方面，激光切割是一种趋势，就像您刚才说的，碳化硅很硬，用刀轮切割，过程耗时久，很容易裂片；另一方面，是速度，刀轮是消耗品，每次换刀轮的时候需要停机，而激光则可以一年甚至两年换一次，我们给客户的承诺一般在8000~12,000个小时，比我们的竞争对手高出了30%不止。

幻实（主播）
它的耐用性很强。

何建锡（嘉宾）
是的，所以性价比很高。我们公司团队其实大部分来自于日本。我们作为桥梁，一边汲取日本一些优秀技术，一边将这些技术提供给国内。秉承着这个理念，我们也开始在东南亚做布局。所以，除了国内市场，我们也把这个设备推广到国外去，可以说我们是国内第一家公司做这方面布局的公司。

幻实（主播）
所以你们把激光从一个大家感觉用不起的奢侈品变成了一套通识性的设备，这条路有挑战吗？

何建锡（嘉宾）
挑战一直都存在，但就像光导的使命一样，“智能制造，成就客户”，我们希望把一个远超标准的设备或方案交付给我们的客户，也永远会把做好产品、提高客户体验感作为前进方向。

如何跑好半导体这场马拉松？这些因素是关键！

幻实（主播）
很多人都说中国半导体设备厂越来越卷了，您觉得国外的设备市场卷吗？跟中国比起来如何？

何建锡（嘉宾）
确实，我国设备行业竞争激烈，以激光领域为例，为何我们倾向于拓展海外市场？原因在于，国内可能存在十家竞争对手，他们纷纷采取价格战策略，导致无法专注于设备品质的提升。这种现象并非个案，而是普遍现象。因此，从零部件选型、工艺到员工素质，每一个环节都关系到最终产品的品质，尤其是标准设备。

之前我长期在美国公司工作，在国外，每个品类通常只有一家至两家设备制造商。然而，在国内，封测设备或前道设备领域，每个品类可能都有超过十家厂商参与竞争，这是我们不得不面对的问题。

2017-2022年9月中国激光切割设备进出口贸易情况

（图源：华经产业研究院）

幻实（主播）
您刚回国的时候应该会觉得国内的现状和国外完全不一样，还得要时间去适应一下。

何建锡（嘉宾）
没错，因为我本身是马来西亚人，东南亚的市场比中国早30年，每个品类只有1~2家竞争对手。但我相信国内处在一个从高速发展到慢慢曲线变平的时候，这个过程中，必然会有一部分公司存活下来，一部分公司被淘汰，这是一条必经之路。

幻实（主播）
曾经的美国也有过这样的情况吗？

何建锡（嘉宾）
是的，不管是封测行业，还是前道行业，都会经过不同的合并、并购。我之前在的公司，也是并购了大概8家公司，最后才成为一家大型封测设备公司，所以，我认为走上这条路在所难免。

另外，虽然国内市场很大，大家都知道终端在中国，但产品本身的拥有者很多情况下属于美国，所以很多时候美国客户会指定设备，这也解释了为什么中国市场看上去很大，但其实并非如此。这个行业不像新能源行业，我们在新能源行业里有百分百的话语权，但在半导体赛道上的路还有很长的一段，但我相信中国肯定能追得上，前提是我们需要沉淀下来，把事情做好。

我一直认为半导体行业就类似于马拉松，30年前的技术到现在还是在用，不要着急一个劲的蒙头冲。国内很多公司都在头破血流地争着上市，但急了反而把最重要的设备没做好。只有一步一个脚印地把产品做好，回过头才能发现自己领先了竞争对手。

我觉得跑得慢不一定是坏事，只要把设备做好，你的性价比足够高，客户就会回头来找你，我们做了4年设备，前面几年我们一直没有很好地推出市场。到了后面两年，我发现之前比我们快的竞争对手已经都没有了。当我们开始走向海外市场的时候，别人也不一定能追得到你。因为光导依托于先导，所以我们在海外市场的开拓会比别人更快一些。

幻实（主播）
其实我觉得在这条赛道里，大家都或多或少有点焦虑，尤其是当一个市场利润还不错的时候，只要有一个人做到了，随之而来就可能有一群人觉得自己也能做，改天就会出现很多家公司。另外，现在资本也是迫不及待地在找一些有潜力的公司，所以我觉得很多人现在确实处在一个比较焦虑的状态之下，所以，感谢何总今天给我们分享了一套非常好的逻辑，让大家都减少了一些焦虑。

何建锡（嘉宾）
是的，这几年资本非常疯狂，行业走一小段下坡路并不是一件坏事，大浪淘沙，沉者为金，好的公司总会历经千帆后生存下来。就比如我们的竞争对手DISCO（DISCO Corporation：日本迪思科株式会社）也不是从垄断开始的，而它现在已经走到了垄断地位。其实半导体封测设备行业，它最终一定也是一家到两家公司来垄断整个品类，绝不会是现在这种情况。

幻实（主播）
好的，感谢何总，我们希望最后的赢家有光导，也期待你们在产品上持续耕耘，继续做到和国际最领先的公司比肩。

晶圆属于硬脆材料，在半导体封装过程中，晶圆晶道中的金属或其他复杂材质较难切割，晶圆切割采用Low-k或金属材质越来越普遍，纯刀轮切割会碰到很多工艺挑战，在SIP等高集成化芯片封装背景下，芯片越来越薄，在一个12英寸的晶圆上有数千颗甚至数万颗芯片，采取机械方式会因物质接触和高速运动而产生热影响和崩边，从而影响芯片性能。激光开槽设备主要用于金属或其他较难切割材质的U型开槽，以便后续刀轮或激光进行划片切割，从而提升良率及切割效果。

由于半导体制造对晶圆激光开槽设备的精度、稳定性要求极高，晶圆激光开槽设备的研制难度极大，长期以来被国外设备商垄断，DISCO、ALSI 和EO Technics这三家企业在2022年占据了全球市场的73.29%。近年来随着我国激光技术的发展，越来越多的国内厂商进入该领域。但正如文中所言，半导体设备是一场艰难的马拉松，速度快不一定就是赢家，只有稳扎稳打，夯实基础才能走到最好。大浪淘沙，沉者为金，我们也希望看到在未来，激光的“平民化”能够直接赋能中国半导体制造工艺！