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芬兰也有半导体厂商!芬兰PiBond的无机光刻胶技术进入台积电!

简介

无论是诺基亚、愤怒鸟,或是麋鹿,应该很少人会联想到芬兰也有半导体材料供应商。光刻胶市场为外商把持PiBond 是一家非常特殊的芬兰材料商,总部在赫尔辛基附近。在专利累积上,公司目前已经有 71 个专利,其中 48 个专利已经申请完成,其他的还在申请中,也包含 EUV 的无机光刻胶相关专利。台积电已经在 2019 年成功试产 5nm 工艺技术,预计 2020 年将开始大量生产 5nm。台积电内部对于 5nm 工艺有高度重视性,认为是基于 7nm 微缩的下一个完整技术。

一提到芬兰,你第一个联想到的是什么?曾经执掌全世界“手机帝国”的诺基亚,还是风靡全球的愤怒鸟游戏,抑或是圣诞麋鹿的故乡。

无论是诺基亚、愤怒鸟,或是麋鹿,应该很少人会联想到芬兰也有半导体材料供应商。

在芬兰的赫尔辛基有一家非常前瞻的半导体材料供应商 PiBond,一直致力于半导体材料的研发,主要是在于实现光刻技术的简化流程,在许多半导体工艺节点上已经开始采用。

随着工艺技术朝5nm 以下工艺节点演进,PiBond 也研发出全新用于极紫外光(EUV)的创新材料:无机光刻胶技术,而无机光刻胶技术在台积电5nm 以下的极紫外光EUV 工艺流程中,已经被视为是材料的一大创新。

值得注意的是,一般半导体工艺中,普遍用的有机光刻胶大概从 90nm 工艺之后就一直被使用着。不过,半导体工艺进入 20nm 以下的 FinFET 结构世代,很多材料都陆续更新。

尤其到了 5nm 工艺节点,由于图形分辨率的高度需求,光刻出来的图像必须精准和清晰,不然会影响到之后的刻蚀等工艺步骤,因此在一些特殊应用层上,必须开始转换材料,使用无机光刻胶,这也是 5nm 技术世代后,半导体材料的一大革新。

除了光刻胶技术与产品,PiBond 提供的半导体关键材料也用于 CIS、MEMS、3D IC、逻辑、存储器等芯片制造流程,像是提供光刻胶用于 65nm 以下,尤其是 28nm 工艺节点上图像转移的辅助材料,还有二氧化硅的替代应用材料、后段封装材料等。

举例,半导体厂在先进工艺技术上,有些像是台积电采用的三层结构光刻胶 tri-layers,或是三星采用的四层结构 Quad-layers,PiBond 也提供这样工艺技术中,其中几层的光刻胶材料。

无机光刻胶这样的材料,在 5nm 技术上已经在几个特殊层上开始使用,半导体工艺技术越往下发展,无机光刻胶使用会更多。

全球能提供无机光刻胶的供应商只有两家,芬兰的 PiBond 和美国的 Inpria,如此创新材料是推进半导体工艺不断往下发展的关键。

光刻胶市场为外商把持

PiBond 是一家非常特殊的芬兰材料商,总部在赫尔辛基附近。过去在大家认知中,光刻胶的供应商都是美国、日本、韩国等, 像是陶氏化学、 JSR 株式会社、信越化学、东京应化工业、 Fujifilm、韩国东进等,或是德国默克这样的欧洲化工巨头,很少人知道芬兰也有一家半导体关键工艺的关键材料商。

PiBond 在芬兰的生产基地约 3000 平米,年产能约 100 吨,但可以扩充至 200 吨的年产能规模,目前洁净室是 Class 10 和 100 等级,也有 EUV 专用的 Class 3 和 4 等级的洁净室。

在专利累积上,公司目前已经有 71 个专利,其中 48 个专利已经申请完成,其他的还在申请中,也包含 EUV 的无机光刻胶相关专利。

摩尔定律总是柳暗花明又一村

早在 20 年前,每隔几年就有业界大佬提出警语,认为摩尔定律的终点就在不远处。

20 年过去,人类的创新力和智力是如此的令人惊叹,摩尔定律总是看似“山穷水尽已无路,柳暗花明又一村”,就这样走着走着,人类已经来到了 5nm 工艺世代, 3nm 工艺技术更是在眼前,这绝对是 20 年前的半导体人很难想像的一日。

也因为 20 年前,不会有人想到AI技术的进展会颠覆人类的生活型态,甚至取代我们的工作; 短短几秒钟的时间就可以下载一部影片; 自动驾驶汽车的世界更在不远的将来; 我们的生活四周更是处于万物互联的时代。

AI、5G、车联网、物联网都是创新的需求,甚至可以说是从无到有,这背后是靠全球半导体大厂、设备业者的重金投入研发技术,来推进摩尔定律的寿命。

且发展至此,实现芯片微缩已经不是唯一的目的,如何提升性能、降低成本,把功耗减少,延长电力的续航力更是至关重要。

自从英特尔的 10nm 难产多年,台积电每年超过 100 亿美元的资本投入,已经超越英特尔成为全世界推进摩尔定律最关键的公司。

这当中,也不能抹去“宿敌”三星的一路追赶,从 14/16nm、10nm、7nm 就一路和台积电较量,三星在 14nm 拿下台积电大客户高通订单,在 7nm 抢着导入极紫光外光(EUV)技术,都是为了与台积电一较高下,这样的竞技在 5nm 也是会持续上演。

台积电已经在 2019 年成功试产 5nm 工艺技术,预计 2020 年将开始大量生产 5nm。台积电内部对于 5nm 工艺有高度重视性,认为是基于 7nm 微缩的下一个完整技术。

三星当然也会有 5nm 技术的问世,但光是看晶体管密度的增加,三星从 7nm 到 5nm 晶体管密度只有多 20%~30%,台积电却整整多出 80%,两大巨头 5nm 还未真正量产,但技术领先者已经不言而喻。

但三星也放话正在研发环绕闸极结构(gate all around,GAA)技术的 3nm 工艺,预计可以在 2021 年量产,目标是领先台积电一年,且指出其 3nm 产品会比当前的 7nm 工艺产品效能再提升 35%,功耗也再降低 50%,芯片面积再减少 45%。

可以预见,走到 10nm 工艺技术以下,大家为摩尔定律续命是想破脑袋,各界也都认可,材料的创新会是最关键的一环,这个状况走到极度高端的 5nm、3nm 会是关键。

如果仅是沿用过去的材料基础,工艺技术的演进,很难有柳暗花明又一村的机遇。

由此可见,半导体产业下一个战场,材料绝对是最吸睛的领域,但这一块多为外商把持,参与者有化学巨头,更不乏小而美的细分技术领域的领导供应商,国内业界要在材料领域有所突破,与外商合作,进行技术合作研发,会是切入这块高壁垒技术领域的不二法门。

原文来自:问芯Voice

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