破局高端封装设备垄断:和研科技三大核心设备引领国产替代

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在AI算力爆发与半导体技术迭代双重驱动下,先进封装已成为全球芯片产业竞争的核心赛道,HBM、CoWoS、3D堆叠等高端制程的快速普及,正深刻重塑封装工艺与设备需求。

5月27日至29日,第十届集微大会在上海张江科学会堂隆重举办。在先进封测技术创新峰会上,和研科技技术总监王晓亮先发表名为“先进封装推动下磨划设备的变革”主题演讲,深入剖析了传统封装与先进封装的工艺代差,指出业界面临超薄晶圆加工、超高洁净度、高精度切割等全新挑战,传统磨划设备已难以适配产业发展需求,亟待进行系统创新升级。

针对行业普遍面临的痛点与挑战,和研科技实现设备整机到关键零部件的全链条自主可控,本次重磅推出三大创新新品,全面覆盖先进封装核心工序,为高端制程提供一站式解决方案。大会期间,王晓亮接受集微网专访,详解和研科技多款重要设备在核心技术研发、工艺优化、智能化升级等方面的实战经验、关键突破与技术成果,以及未来产品布局等重要战略。

未来,和研科技将坚持全链条自主创新,直击行业“卡脖子”痛点,以一站式国产化方案为先进封装产业高质量发展注入强劲动能,并为国产半导体设备高端化、自主化树立新标杆。

先进封装驱动变革:磨划设备迎来全新挑战

在半导体封装产业链中,磨片、划片是芯片制造的核心基础工序,设备的性能、精度与稳定性,甚至直接决定芯片的良率与品质。王晓亮表示,“随着先进封装技术快速迭代,传统封装的工艺标准、生产模式已经无法适配当下的芯片制造需求,同时倒逼磨划设备企业不断突破技术瓶颈,完成产品的迭代升级。”

他进一步阐释道,过去传统封装场景例如QFN/DFN、SOT/SOP等,芯片厚度普遍在150微米以上,晶圆物理强度高、结构单一,对磨划设备的切割精度、工艺模式要求较低,常规的直线切割模式即可满足生产需求。同时,传统封装的加工对象多为塑封料、金属框架结构,切割难度小、加工速度快,整体生产流程简单、稳定。

当然,为适配薄晶圆加工需求(50-150um晶圆厚度),传统封装也有自己的手段。比如在存储芯片制程,行业普遍采用DBG、DBG等新型工艺,核心逻辑是“先切割、后减薄”,通过提前完成部分切割工序,规避超薄晶圆后续加工的破损风险。在IGBT芯片制程中,针对薄晶圆的加工,还会采用边缘保留工艺,减薄时留存晶圆边缘厚度作为支撑结构,待背面金属工艺完成后,再去除边缘环完成芯片分离,大幅降低超薄芯片加工的破损率。王晓亮说。

但进入先进封装时代,芯片制程迎来了颠覆性变革,超薄晶圆加工成为行业常态。王晓亮指出,“如今行业内主流芯片厚度不断下探,大量产品需要减薄至50微米甚至更低,晶圆物理强度大幅衰减,极易出现破损、崩边问题,这给磨划、减薄工艺带来了极大挑战。”

工艺的革新,直接推动磨划设备发生变革。他进一步强调,最直观的变化就是切割模式的升级,设备从传统单一的直线切割,升级为可适配复杂制程的环形切割,需要新增精准起刀、轨迹切换等核心动作,对设备的运动精度、控制系统稳定性提出了极高要求。同时,先进封装不同技术路线对设备的差异化需求,也让设备兼容能力成为核心考核指标。

此外,在3D、2.5D主流先进封装技术中,设备应用场景和性能标准截然不同。3D封装作为核心技术,设备应用场景从传统封测工厂转移至晶圆厂,洁净度要求实现跨越式提升,需要达到百级、十级甚至更高标准,这是传统磨划设备厂商面临的重要技术壁垒,亟待突破升级。

全链条自主创新:攻坚推出三大核心产品

针对先进封装带来工艺变革,和研科技深耕半导体磨划设备领域多年,依托成熟的研发体系与产业化经验,精准对标市场核心需求,自主研发推出多款核心设备,覆盖先进封装超薄晶圆加工、高洁净处理忽然精密倒模等核心场景,提供全套国产化解决方案。

据王晓亮介绍,和研科技自主研发了DS9268型全自动高洁净修边机,专为解决超薄晶圆减薄崩边、应力破损等核心痛点。超薄晶圆原始边缘为圆弧倒角结构,极致减薄后会出现严重应力集中,导致加工过程中极易出现边缘碎裂甚至碎裂,大幅降低产品良率。

“我们的专用设备将晶圆圆弧边缘改造为垂直线形貌,彻底优化晶圆边缘应力分布,从根源规避减薄、切割过程中的破损问题。同时设备适配晶圆厂超高洁净生产环境,完全满足3D先进封装的严苛生产标准,有效解决传统设备洁净度不足、修边精度差、良率低等行业难题。”王晓亮说。

其次,针对2.5D封装工艺,虽然洁净度要求低于3D封装,但面临全新的工艺难题,硅中介层临时键合工序产生的溢胶会形成Over molding,直接影响后续减薄加工,这就要求设备具备高精度边缘处理、Cover键合片翘曲的能力,适配新型制程需求。

基于行业变革需求,和研科技完成了核心设备的迭代升级,推出DS9261新一代磨划设备,全面替代传统的DS9260机型。王晓亮表示,“这款设备最大的优势是全制程兼容,可同时适配传统封装与先进封装工艺,集成二流体清洗、二氧化碳发生器等多项核心功能,兼容多种晶圆贴膜、搬运模式,完美匹配环形切割、高精度轨迹切割等新型工序。”

此外,和研科技推出的RMT-3320Re-Mounter设备是全球首台可以实现单一机台两次倒模,将两个重复工序合二为一,大大降低可能出现的运输过程中的风险,减少人工参与时间同时提高了生产效率。

超薄晶圆质地极脆,传统加工过程中频繁取放、转运极易造成破碎,是行业良率提升的核心瓶颈。王晓亮称,“这款设备支持防腐蚀膜、高速透光膜双膜快速互换,适配激光背面加工需求,且所有工序均在同一平台完成,无需拆卸晶圆,彻底规避超薄晶圆转运破碎风险,同时兼容蓝膜、白膜等多种主流膜材,适配全品类生产需求。”

据介绍,除了上述三款设备,和研科技持续聚焦行业发展趋势与痛点并坚持技术创新,目前已打造形成划片设备、无膜切割设备、减薄设备、膜类设备、治具设备、激光研发设备六大核心产品线,覆盖6寸至12寸全尺寸、半自动至全自动全系列设备,同时配套贴膜、清洗、解胶、喷码等全流程辅助设备,可为客户提供一站式封装设备解决方案。

创新突破海外垄断:国产设备落地高端封装赛道

随着AI驱动先进封装产业高速增长,2.5D、3D封装及HBM等高端领域成为国产设备替代关键赛道,而和研科技凭借自研核心产品持续取得重要突破并打破海外垄断。在集微大会先进封测技术创新峰会发表主题演讲后,王晓亮接受集微网采访,详解公司多款重要设备的技术突破、市场落地情况及未来产品布局战略。

针对DS9268型全自动高洁净修边机的核心优势,王晓亮表示,“该设备聚焦HBM、3D堆叠等高端先进封装场景,突破难点并非传统切割工艺,而是严苛的高洁净度控制。此前该细分领域长期被日本设备厂商垄断,国内无成熟量产方案,国内头部存储厂商均依赖进口设备。”而该机型的推出成功打破国外垄断,为国内先进制程发展提供国产设备替代方案。

谈及技术水准,他坦言,“设备核心精度已与国际巨头齐平,虽然海外品牌在极限精度积淀上略有优势,但和研科技具备独特服务优势,可灵活承接日企不愿适配的定制化工艺需求。同时,该设备大幅拉低了行业设备售价,目前已进入下游存储厂商联合验证的收尾阶段,功能、精度均通过客户认可,即将落地批量订单,真正实现高端修边设备的国产化替代。”

此外,DS9261型高精度全自动双轴划片机的问世,不仅标志着国内在晶圆高精度划切领域实现重要突破,更为先进封装、显示半导体及高带宽存储等前沿领域提供了关键制造装备支撑。

王晓亮称,“DS9261型高精度全自动双轴划片机实现了工艺与性能等全面升级。一方面,兼容传统封装与2.5D先进封装核心工艺,可适配HybridBonding等前沿制程,功能集成度大幅提升。另一方面,相较于海外竞品,设备针对性解决了翘曲晶圆加工难题,通过专属硬件优化,攻克了海外设备无法处理的工艺痛点。”目前,该机型已实现规模化出货,已在多家头部半导体企业落地应用,持续为公司贡献营收并拉动业绩增长。

对于全球首创的RMT-3320Re-Mounter两次倒模设备,王晓亮解读了公司“敢为人先”的核心驱动力。该设备诞生源于先进封装行业真实痛点,传统倒模工艺需人工翻转晶圆完成双面加工,超薄晶圆极易碎裂、良率偏低,且人工操作流程繁琐、风险较高。

和研科技深耕行业多年,深度对接客户需求,捕捉到先进封装对高效、高良率倒模设备的刚需,依托自身工艺积累率先研发创新。目前这款单次机台双倒模设备,已成功导入多家头部封测企业,在新型封装产线中应用表现优异。

对于和研科技打造的治具设备产品线,王晓亮阐述称,这并非公司的产品战略转型,而是核心业务的关键补充。他表示,“治具是影响设备加工精度与产品良率的核心部件,自研治具可彻底解决外购配件适配性差、磨合故障多的行业痛点,保障设备一体化稳定运行,同时该产品线可对外销售,进一步完善公司产业布局,构筑差异化竞争壁垒。”

亮相集微半导体展:规划全线布局高端封装设备

值集微大会创办十周年之际,本届活动将迎来全方位重磅升级。其中,作为核心板块之一的集微半导体展,以两大主题分区、产业链顶尖企业,全面呈现从材料、设备到设计、终端的完整技术图谱,和研科技亮相(展位号A22),与产业界进行了更直观、深入的洽谈与交流。

在集微半导体展台上,和研科技多款核心工艺设备与一体化解决方案全面亮相,包括DS9260 12英寸双轴全自动划片机、DS9261 12英寸双轴全自动划片机、DS 9268 12英寸全自动高洁净修边机、HG5260 12英寸双轴全自动研磨机、HG5360 12英寸全自动研抛一体机,可应用于HBM/Memory/CIS/WLCSP/CoWos等诸多领域。

此外,和研科技重点展出了晶圆切割机、倒膜机、激光环切机三大类产品,其中DS9262全自动12寸晶圆切割机以高精度、高稳定性、智能化为核心定位,精准匹配先进封装工艺对切割品质的严苛标准。RMT系列全自动晶圆倒膜机是真空贴膜、膜材切割等多功能集成于议题的高精度全自动设备,专为8/12英寸晶圆封装制程开发。LRC系列激光环切机具备两个取环平台,能够良好匹配激光环切的工作节拍,从而提升环切工序的工作效率。

在集微半导体展现场,由于多款主力封装设备产品及方案集中亮相展示,和研科技展台现场人气高涨,吸引大批观展客商驻足观摩、深度洽谈。公司技术团队在现场一对一讲解产品核心优势、典型应用场景与定制化服务能力,精准对接产业发展需求,高效推进合作对接。

整体而言,针对和研科技六大产品线的各自关键优势,王晓亮依次指出,划片机产品线设备类型覆盖国际巨头全线机型;无膜划切产品线设备类型更丰富,视觉分选技术自主掌握;研磨机产品线设备性能强对标竞品,撕贴膜技术自主可控;膜类设备产品线类型丰富,配套主要切磨抛设备;KIT产品线切割治具自主可控;以及激光类产品线可给客户提供更多方案。

面向2.5D、3D、HBM等高端封装赛道,王晓亮表示,“和研科技制定了清晰产品迭代规划,后续将重点研发高洁净减薄、激光隐形切割、激光裂片等设备,补齐高端磨抛切工艺短板,全面对标国际一线设备厂商,同时依托全链条技术创新、高性能产品与市场化落地,通过切、磨、抛、撕、贴一体化解决方案能力,持续深化国产替代和引领封装设备行业发展。”

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