半导体设备销售 @石大小生 回答一下。
真巧,我刚入职的时候也问过这个问题,不过没有答案,当时说有可能是实践的标准。后来在工作过程中发现还有13片的,个人认为研究这个问题不如多看看foup。
晶圆载具用于硅片生产、晶圆制造以及工厂之间晶圆的储存、传送、运输以及防护。晶圆载具种类很多,如FOUP用于晶圆制造工厂中晶圆的传送;FOSB用于硅片生产与晶圆制造工厂之间的运输;CASSETTE载具可用于工序间运送以及配合工艺使用。本文我们重点对CASSETTE、FOSB、FOUP晶圆载具相关信息进行梳理。
OPEN CASSETTE
OPEN CASSETTE主要在晶圆制造内工序间运送及清洗等工艺中使用,与FOSB、FOUP等载具一样,一般采用耐温、机械性能优异、尺寸稳定性以及坚固耐用、防静电、低释气、低析出、可回收再利用的材料。不同晶圆大小、工艺节点以及工艺所选用的材质有所不同,一般材质有PFA、PTFE、PP、PEEK、PES、PC、PBT、PEI、COP等。产品一般设计成25片容量。
OPEN CASSETTE与相应的Wafer Cassette Box产品配合使用可以用于晶圆的储存以及各工序间的运送,减少晶圆污染。
OPEN CASSETTE与定制的Wafer Pod (OHT) 产品配合使用,可适用于晶圆制造和芯片制造中工序间自动化传送、 自动化存取 以及更加密封的储存。
当然,OPEN CASSETTE可直接做成CASSETTE 产品,产品Wafer Shipping Boxes就是这样的结构,如下图。能满足晶圆从晶圆制造厂到芯片制造厂运输时使用。CASSETTE 以及其衍生出来的其他产品基本能满足晶圆厂、芯片厂内各工艺间传送、储存以及厂间运输。
前开晶圆运输盒 FOSB
前开晶圆运输盒 FOSB(Front Opening Shipping Box),主要用于晶圆制造厂与芯片制造厂之间12吋晶圆的运输。由于晶圆尺寸大、对洁净度要求更高;通过采用特殊定位片与防震设计,减少晶圆位移摩擦产生杂质;原材料采用低释气材质,可以降低释出气体污染晶圆的风险。与其他运输晶圆盒相比,FOSB气密性更好。此外,在后道封装线厂中,FOSB也可以用于各道工序之间晶圆的储存与转送。
FOSB一般也做成25片装,除了通过自动物料搬运系统(Automated Material Handling System,AMHS)自动存取,也可以进行手动操作。
前开式晶圆传送盒FOUP
前开式晶圆传送盒FOUP(Front Opening Unified Pod),主要用于Fab厂中晶圆的保护、运送、储存,是一种专属于12吋晶圆厂内的自动化传送系统重要的传载容器。它最重要的功能是确保每25片的晶圆在它的保护下避免在每一台生产机台之间的传送被外部环境中的微尘污染,进而影响到良率。每个FOUP都有各种连接板,销和孔,以便FOUP位于装载端口上,并由AMHS操纵。它采用低释气材质、低吸湿材质,可以大幅度降地有机化合物释出,防止污染晶圆;同时优秀的密封性以及充气功能可以给晶圆提供一个低湿度的环境。此外,FOUP可设计成不同的颜色,如红、橙、黑、透明等等,以满足工艺需要以及区分不同的工艺和制程;一般FOUP由客户根据Fab厂产线以及机台差异而进行定制。
此外,POUP在芯片后道封装中可根据TSV、FAN OUT等不同工艺而定制成特殊的可供封装厂商使用的产品,如:SLOT FOUP、297mm FOUP等。FOUP 可循环使用,其寿命在2-4年之间,FOUP厂商可提供产品清洗服务以满足受到污染的产品再次投入使用。
非接触式水平晶圆运输盒
非接触式水平晶圆运输盒(Contactless Horizontal Wafer Shippers)主要用于成品晶圆的运输,如下图所示。Entegris该款运输盒利用支撑环确保晶圆在储存和运输过程中不接触,同时具有较好的密封性,防止杂质污染、磨损、碰撞、划痕、脱气等产生。产品适用于主要适合Thin 3D, lens or bumped 晶圆使用,应用领域包括3D, 2.5D, MEMS, LED以及功率半导体等。产品配置26个支撑环,晶圆容量为25个(厚度可不同),晶圆尺寸包括150mm、200mm以及300mm。
晶圆载具制造技术难点
晶圆载具需要具有高洁净度、良好的耐磨性、抗静电、尺寸稳定性、可回收再利用等特点。并且需要根据应用领域而选择不同的原材料来制备。对于FOSB和FOUP这种一体化产品来说,对模具设计和注塑工艺要求高。鼎龙股份在接受机构调研时表示,鼎龙蔚柏目前开发的最大模具重达15吨,精度要求极高。在客户验证过程中,从T0开始需要不断同客户反复交流,速度也很关键。可以晶圆载具的精度以及与下游客户深度绑定(客定制)是制造工艺较大的难点。此外,在晶圆载具生产过程中,每一道工序(原材料添加、注塑、清洗、检测、包装)都需要洁净的环境来确保载具不被污染。
晶圆载具市场
晶圆载具全球市场集中度高,美、日、韩以及中国台湾的几家企业占据全球晶圆载具市场占据主要市场份额,如 Entegris 、Shinetsu Polymer、DAINICHI SHOJI K.K.、Miraial、3S KOREA、家登、亿尚、中勤等。国内晶圆载具企业多以生产晶圆包装盒、晶舟等产品为主,技术难度较大的FOUP、FOSB才刚开始布局,少有生产,且市场占有率较低。
据了解,FOUP单价在300美金左右。SEMI在最新报告中指出,全球半导体制造商预计将从2022年到2025年以近10% 的复合平均增长率 (CAGR) 扩大300毫米晶圆厂产能,达到每月920万片晶圆的历史新高。预计中国大陆将把其在300毫米晶圆厂产能中的全球份额从2021年的19% 提高到2025年的23%,达211万片/月。 假设一台FOUP装25片晶圆,预计2025年全球FOUP市场规模将达到13亿美金,大陆市场规模可达3亿美金。
国内企业在晶圆载具方面也开始积极布局,目前有ePAK、荣耀电子、芯岛新材料、三爱思、鼎龙蔚柏等企业。布局产品包括一般转运、储存用晶圆盒,还有面向12英寸晶圆制造运输、储存用FOUP、FOSB等高端晶圆载具。
义柏科技(深圳)有限公司
义柏科技(深圳)有限公司成立于2002年,是一个集设计/制造于一体的精密传送/承载/运输产品的全方位提供商。义柏科技的产品广泛应用于:晶片的前端处理、后端IC的封装/测试以及终端系统部件的组装处理。在前段产品中,义柏科技拥有FOSB、晶圆加工配套产品(密封微孔泡沫、隔离片、缓冲垫)、无移动包装盒(成品、水平)、包装盒(垂直多片、单片)、晶舟等产品;后端产品主要用于晶片成品的加工及运输,IC的封装测试,IC成品和为系统组件和总装配制造商而生产的电子元器件的运输。
义柏科技母公司ePAK是全球排名前四的半导体载具供应商,总部位于美国德克萨斯州。2021年11月,智路资本宣布收购ePAK,深圳成为公司的总部。2022年7月25日,安徽义柏精密技术有限公司「义柏晶圆与半导体精密载具设计制造项目」在芜湖南纬一路工地举行开工仪式。该项目由义柏新加坡公司在芜湖高新区成立独立法人公司。项目总投资15亿元,分两期建设,主要用于建设晶圆载具产线。其中固定资产投资8亿元人民币,项目建成投产运营后,预计年销售收入10亿元人民币。
荣耀电子材料有限责任公司
荣耀电子材料有限责任公司成立于2018年,是 Metaline工业有限公司旗下的高新技术企业,为半导体设备在超洁净的制造和运输过程中提供全方位包装产品设计和制造服务。产品有光罩盒、多片水平放置晶圆盒、多片立式放置晶圆盒、单片包装盒、晶舟、晶圆框架以及泡沫衬垫等。据了解,荣耀在重庆工厂投产后,仅用了不到两年的时间就占据了蓝宝石衬底晶圆包装市场的垄断地位,并且成为国内化合物晶圆包装材料的主要供应商。
2022年3月23日,荣耀电子材料(重庆)有限公司正式对外宣布已完成近亿元A轮融资,公司本轮融资资金将用于大尺寸硅片包括12寸包装产品FOSB和FOUP产线建设和产能扩展。
芯岛新材料(浙江)有限公司
芯岛新材料(浙江)有限公司成立于2021年,主要从事高端晶圆片载具生产、销售。2022年5月,芯岛新材料12寸晶圆片运输盒项目签约衢州市江山市经济开发区。据了解,该项目投资规模2.5亿元,项目规划用地50亩,建设年产72万套12寸晶圆片运输盒项目。
浙江鼎龙蔚柏精密技术有限公司
2022年4月,深圳市昌红科技股份有限公司宣布拟与湖北鼎龙控股股份有限公司及其他方共同投资设立合资公司浙江鼎龙蔚柏精密技术有限公司,主营运营晶圆载具项目。11月23日,鼎龙股份在接受机构调研时表示,目前项目上虞工厂载具产线能看到初步试模的样品,主要设备已就位。
此外,国内还有一些企业如兴宇宏半导体科技(苏州)有限公司、深圳海纳新材应用技术有限公司、深圳市科晶智达科技有限公司、深圳市迈捷微科技有限公司、福建省三州光电科技有限公司等在晶圆载具布局,但产品基本以8英寸及以下用晶舟、晶舟盒、花篮、储存盒、转运盒等中低端产品为主。