半導體量檢測裝備，迎來新勢力

作者：立言

在AI、智能汽車、機器人等前沿科技蓬勃發(fā)展的浪潮中，半導體產業(yè)正迎來前所未有的機遇與挑戰(zhàn)。半導體全球產業(yè)鏈在發(fā)生著巨大變化的同時，中國半導體產業(yè)喜憂參半，一方面是旺盛的需求，另一方面在半導體高端制造裝備的獲取上卻受到了諸多限制，中國的半導體企業(yè)負重前行、攻堅克難，也有很多新勢力加入進來共同推動行業(yè)發(fā)展。

2021年之前，半導體工藝和量檢測裝備基本都以國外為主，尤其是量檢測裝備國產化率不足3%，成為制約國內半導體發(fā)展的關鍵瓶頸。

今天，新凱來宣布，已完成13類關鍵量檢測產品開發(fā)，并在國內邏輯、存儲和化合物的主要半導體制造企業(yè)開始量產應用。半導體產業(yè)縱橫對話了新凱來量檢測裝備產品線總裁 酈舟劍，想要進一步了解這家低調的半導體裝備公司的核心產品與未來布局。

?01量檢測裝備有多重要？?

半導體量檢測裝備可細分為檢測（Inspection）和量測（Metrology）兩大類：檢測是找出晶圓在不同工藝之后的各種類型缺陷，如顆粒污染、表面劃傷、開短路等對芯片工藝性能具有不良影響的特征性結構缺陷；量測指對被觀測的晶圓電路上的結構尺寸和材料特性做出的量化表征，如薄膜厚度、關鍵尺寸、刻蝕深度、表面形貌等物理性參數(shù)的量測。量檢測是芯片研發(fā)和量產中的眼睛，對研發(fā)環(huán)節(jié)的工藝改進、量產爬坡中的良率提升和控制都至關重要。

在整個前道裝備中，量檢測裝備是國產化率最低的裝備類別之一。由于國內半導體制造企業(yè)早期主要依賴于國外廠商提供高端量檢測裝備，在半導體裝備的可獲得性上陸續(xù)受限后，不僅裝備本身，連運維都成為了關鍵瓶頸。

量檢測裝備技術難度極高，售價也非常高昂，一臺高端明場缺陷檢測產品售價高達數(shù)百萬至上千萬美金，價值可見一斑。2021年之前，國內在量檢測高端裝備領域幾乎是空白的，包括裝備和對應的零部件、材料及工藝基礎等都很薄弱。VLSI Research 攜手 QY Research 的聯(lián)合研究數(shù)據(jù)顯示，該行業(yè)的 CR5 指數(shù)（代表行業(yè)內前五大企業(yè)市場份額總和的市場集中度指數(shù)）高達 82%。整個市場，排名靠前的五大裝備供應商無一例外，皆來自歐美及日本。有兩座大山牢牢壓在國內量檢測裝備領域。一座是“零”經驗，國內半導體量檢測裝備開發(fā)缺少需求驅動，沒有應用經驗，沒有技術積累，領域專業(yè)人才也幾乎為零。另一座是核心零部件，國內工程基礎能力與核心技術儲備不足，關鍵零部件被國外廠商長期壟斷。就是在這樣的情況下，包括新凱來等在內的國內半導體裝備企業(yè)開始發(fā)力。

?02在沉默中前行

新凱來自成立之初就瞄準國內半導體制造企業(yè)的高端裝備需求。2022年開始快速構建研發(fā)團隊、組織行業(yè)資源，從客戶需求到系統(tǒng)設計，從零部件開發(fā)到整機集成，3年潛心研發(fā)，碩果累累。

3月26日，新凱來即將發(fā)布的13類產品涵蓋了光學檢測、光學量測、PX?量測、功率檢測等領域。

產品可分為兩大類：一類是技術難度較高的光學量檢測產品，比如：明場缺陷檢測BFI、暗場缺陷檢測DFI等。另一類是當時國內空白但產線必需的PX（物理和X射線）及功率檢測產品，比如：X射線類XPS、XRD等。

光學量檢測產品，包括：明場缺陷檢測BFI、暗場缺陷檢測DFI、表面缺陷檢測 PC、空白掩模缺陷檢測MBI、套刻量測DBO和IBO，都基本完成客戶側驗證，2025年進入量產狀態(tài)。PX量測產品，包括：原子力顯微鏡量測AFM，X射線類量測XPS、XRD、XRF，均已經進入量產交付。

據(jù)了解，新凱來PX量測產品在量測精度、重復性、產率等關鍵性能指標上均達到了行業(yè)先進水平。當前在國內邏輯、存儲和化合物的主要半導體制造企業(yè)，都得到了量產應用。功率檢測產品，包括：CP (Chip Probing) 、KGD (Known Good Die) 和FT (Final Test) 測試機，也已經完成開發(fā)，進入規(guī)模應用。

新凱來半導體量檢測裝備具備三點優(yōu)勢：第一，產品起點高，通過正向設計，檢測精度、靈敏度及產率等性能指標對標行業(yè)先進水平。第二，掌握底層關鍵技術，核心零部件全部實現(xiàn)突破，確保供應安全和性能領先。第三，產品組合高低搭配，可覆蓋不同制程節(jié)點需求。從客戶反饋和實際運行表現(xiàn)來看，新凱來量檢測產品能有效解決客戶面臨的痛點，滿足產線需求。以第一臺量測產品XPS為例，該產品在客戶端已穩(wěn)定運行近兩萬小時，關鍵性能指標均達成先進工藝客戶的應用需求。

?03步步難行，步步行

量檢測裝備之所以國產化進程緩慢、國產化率低，主要是由于技術難度大以及產線試錯成本高。根據(jù)Yole的統(tǒng)計，工藝節(jié)點每縮減一代，工藝中產生的致命缺陷數(shù)量會增加50%，而最終芯片良率是累乘的結果。以先進工藝為例，只有保證每一道工序的良品率都超過99.98%，最終的良品率才可達到70%~80%。因此，作為產線良率擔當?shù)牧繖z測裝備，對其性能要求更是極高。

量檢測裝備要求精度高、速度快，絕大部分核心技術的突破都是對物理極限的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)的設計仿真，零部件的性能，都對產品最終性能至關重要；尤其是核心零部件，是量檢測裝備國產化的關鍵瓶頸。買不到，自己造。核心零部件獲取困難，如高規(guī)格明場燈泡、相機等零部件根本無法獲?。患词公@得一些性能有限的部件，最終也無法滿足系統(tǒng)的需求。

新凱來開始就確定了正向設計和關鍵零部件自研策略，提出了“源、路、探、算、臺”系統(tǒng)架構概念，圍繞五個關鍵子系統(tǒng)和零部件開展技術攻關，通過與國內供應商協(xié)同，從部件規(guī)格定義、材料選型、加工工藝、裝調技術等方面開展聯(lián)合研發(fā)。

以新凱來明場缺陷檢測產品BFI的LSP光源為例。LSP光源是基于等離子體理論開發(fā)的特種光源，亮度遠超太陽，給BFI產品提供足夠的光能以提升整機檢出率和產率。為了實現(xiàn)高亮度，需要將幾千瓦的泵浦激光聚焦到一個極小的點，并穩(wěn)定地激發(fā)和維持等離子體。不但要進行非常精密的光學設計、熱設計、燈泡內外流場設計等正向設計，同時需要突破精密加工與裝配工藝，最終達成光源的功能與性能指標，實現(xiàn)批量生產。如今，新凱來量檢測裝備在核心零部件上均實現(xiàn)了國產化，每一個突破，在2021年之前也被視作難以逾越的高山。

?04道阻且長，行則將至

狄更斯于《雙城記》所言 “這是最好的時代，也是最壞的時代”，當下半導體產業(yè)的宏大敘事中，我們反過來看這句話更為合適：“這是最壞的時代，也是最好的時代?！边@恰如其分地勾勒出新凱來所處的復雜格局。

不利的地方在于，國內半導體行業(yè)起步較晚，和國外的半導體仍存在一定的差距；好的地方在于，半導體裝備市場越來越蓬勃，在當前的國際形勢下，中國半導體產業(yè)大有可為。

三年時間，新凱來完成了全系列裝備開發(fā)，初步滿足邏輯、存儲等半導體制造企業(yè)的需求。截至2024年底，大部分裝備已經取得突破，開始驗證和應用。這為中國半導體產業(yè)健康發(fā)展帶來新的改變。

談到未來，酈總表示：“當前首要解決先進制程問題，國外工藝節(jié)點已經走的更領先，我們也會朝這個方向持續(xù)地努力，這需要時間，但我們有信心。”

他微笑著繼續(xù)說道：“方向是清晰的，道路是坎坷的?！?/p>