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半导体材料界开春即引爆并购、专利大战,Entegris要抢食车用芯片晶圆厂升级工程

超过 50 年历史的半导体材料巨头 Entegris 近期有两桩大事,汇聚行业内的高度关注,其一是 2019 年 1 月底宣布与电子材料供应商 Versum Materials 合并,但随即遇到德国默克(Merck)高价抢亲,其二是与竞争对手之间的Reticle SMIF Pod 光罩传送盒专利侵权官司获胜,而该起官司将影响光刻机大厂 ASML 的关键 EUV 晶圆传输盒的竞争版图。

 

Entegris 是特殊化学品和先进材料解决方案供应商,主要业务可分为三大块:特殊材料化学品、材料净化和污染控制、 material handling(晶圆传输盒业务等)。

 

在晶圆厂的制程处理中,Entegris 提供的服务有液体过滤、流体处理、气体纯化、特殊气体提供、高端清洁溶液、特殊材料等,包括空气过滤器、用水滤心、化学机械研磨 ( CMP ) 过滤器、奈米熔喷 ( Nano Melt blown ) 滤芯等,再搭配厂房内或是跨厂之间的晶圆运送、进阶物质处理业务,相较于分工精细的半导体供应链,Entegris 可提供高度整合性的服务,全球主要客户包括台积电、三星电子(Samsung Electronics)等。

(来源:Entegris)

 

牵手 Versum 启动今年材料界首桩合并案,却遇到默克抢亲

 

Entegris 自今年开春以来,有两桩极度吸睛的新闻。首先是 2019 年 1 月底与 Versum Materials 的合并案,合并后 Entegris 占五席董事、Versum 占四席董事,Versum 主要业务是生产半导体的化学、气体及输送系统,两家公司的前三大客户均为台积电、英特尔、三星电子。

 

不过,Entegris 和 Versum 合并的消息揭露后,又传出德国默克 Merck 出手高价抢亲,向 Versum 提出 59 亿美元的现金收购要约,看起来 Versum 是倾向于与 Entegris 进行合并,但默克对于 Versum 股东提出的高价诱惑,也让半导体材料市场的热度大幅升高。

 

第二桩吸睛事件,是 Entegris 在晶圆盒传输业务上,与主要竞争对手台湾的家登精密之间长达数年的专利侵权诉讼,日前获判胜诉,家登必须赔偿 Entegris 超过 3,000 万美元。

 

这桩看似单纯的Reticle SMIF Pod 光罩传送盒专利诉讼事件,背后隐含 ASML 大厂 EUV 晶圆传输盒的市场动态和竞争商机。随着 EUV 技术开始导入半导体大厂 7 纳米工艺,目前全球仅 Entegris 和家登二两家供应商可以供给 ASML 有关 EUV 晶圆传输盒这样产品,这项专利侵权的判定,未来将牵动该市场变化。

 

半导体技术微缩,新材料、材料纯度和污染控制扮演重要角色

 

 

在摩尔定律奉为圭臬的时代,所有人都齐力一心专注于晶体管尺寸的缩小,现今的半导体大厂已经开始量产 7 nm 工艺,接着要实现 5nm 工艺的量产。

 

然而,真正让芯片效能提升的关键,并非只是晶体管越做越小,也可以用 3D 制程取代 2D,或是导入新材料来提升性能,像是 1997 年 IBM 在半导体制程中以“铜”取代“铝”,现今的半导体也正式迎接“钴”的登场,未来新材料将扮演更为重要角色。

 

除了制程微缩、新技术、新材料的问世,要提升芯片功能还有另一个法门,就是极度严格控制材料的纯度和制程的污染杂质。

 

举例而言,28nm 最小的粒子(partical)是 15nm,但到了 7nm 工艺,最小 partical 要求是 3nm,且数量不能超过双位数,3nm 制程的 partical 不能超过 10 多个,简而言之,从 28nm 微缩至 7nm,制程工艺对于洁净度的要求增加 100 倍,不纯物的大小要减少 4 倍的程度。

 

再者,从金属含量来看,28nm 的金属含量不能超过 ppb(parts-per-billion),而 7nm 的要求是 ppq(parts-per-quadrillion),ppq 是 ppb 的百万分之一,可以看出半导体制程越往下微缩,对污染控制的严格程度越高。

 

材料的纯度也是一个关键,除了既有材料纯化度的要求越来越高,因应 partical control 要求更为严格,很多新材料、新化学配方、净化和过滤技术等都要不断提升,例如以前都是用物理方式过滤,现在是采取物理加上化学的方法。

 

半导体良率与净利紧密相连,未来汽车电子要求更为严苛

 

 

Entegris 市场战略副总裁杨文革表示,半导体制程纯度至关重要,纯度的控制可能提高器件性能、降低功耗、提升芯片良率和可靠度。

 

那为什么良率的提升对于晶圆厂的营运是如此关键?根据计算,每提升 1% 良率,对于逻辑晶圆厂可以增加 1.5 亿美元的净利润,对于 3D NAND 晶圆厂则可增加 1.1 亿美元的净利润。

 

Entegris 成立于 1966 年,总部位于美国马萨诸塞州比尔里卡,全球员工 4,100 名,2017 年营收为 13.4 亿美元,2018 年营收成长至 16 亿美元,其中逻辑制程相关业务占 67%、DRAM 占 12% 、NAND 占 21%,目前在污染物控制、关键材料处理、先进制程材料等领域都处于行业领导地位。

 

图|Entegris 市场战略副总裁杨文革(来源:Entegris)

 

杨文革分析,未来驱动半导体行业快速发展的两大应用是工业和汽车,在汽车半导体方面,无论是自动驾驶、电动车都需要大量半导体器件,回想 4 、 5 年前,一台汽车只需要几百颗芯片,现在高端汽车已经内涵 5,000 颗芯片,预计 10 年后的全自动驾驶时代,一台汽车当中的半导体元件约占成本 50%。

 

当一台汽车的芯片比重巨幅攀升,问题也随之而来。汽车中的芯片数量大增,很多性能的提升需要通过芯片来决定和执行,因此,汽车的可靠度也大幅依赖芯片,必须做到零失误,这点和计算机、手机不一样。有人会问飞机不也是内含大量的芯片?飞机的安全考量度也同样严苛,很多关键系统都有备用,但对于成本敏感度较低,而汽车不一样,毕竟是大众化产品,必须把成本和性能做一致性考量。

 

在汽车半导体中,为了确保芯片的品质,很多过往不会产生影响的半导体缺陷(defect)、杂质、污染源要采取“先发制人”的策略,很多潜伏的 defect 可能要经过反覆的高低温、多次开关测试后,才会逐渐显露出来,导致性能有异。

 

因此,彻底解决的方式是把很小,甚至是不影响功能,但会影响可靠度的 defect 先行过滤到,采用最高标准的方式执行和把关。

 

现在很多汽车芯片的晶圆厂都很老旧,像是大量使用的感测器,这类芯片其实不需要高端工艺。因此,汽车芯片的晶圆厂有个很大问题,就是老旧、 defect control 的标准都处于 10 年、20 年前的水平,即使以严格的标准来解决 defect 问题,也无法把问题全数找出来,因此,很多晶圆厂必须快速执行 defect control 升级工程。

 

根据国际半导体协会 SEMI 统计,2017 年到 2020 年将有 26 座新晶圆厂投产,其中将近一半为中国晶圆厂。国际市调机构 IC Insights 统计也指出,2019 年全球将有 9 座 12 寸晶圆厂启动,其中 5 座是国内晶圆厂。

 

为了掌握国内半导体大量盖新厂的商机,Entegris 也积极执行本地化策略,包括在上海建立首座技术中心,预计年中投入使用。

 

再者,绝大多数晶圆厂采用的高端气体、液体都是仰赖国外进口,当中的电子气体是非常重要的一种电子材料,Entegris 为了执行本地化,也与福建博纯材料合建新工厂生产特殊气体耗材。

 

通过与博纯的合作,Entegris 也成为全球首家在中国本地化生产特殊气体产品的国际材料公司。当半导体进入高端制程,特殊气体所需要的纯度,相当于 5,000 升的水中,不能有 1 滴水的杂质,且特殊气体的浓度更牵涉到人命安全,因此,在特殊气体上品质控管、采集方式、存储运输等,都要非常小心。

· 2019-04-01 20:14  本新闻来源自:DeepTech深科技,版权归原创方所有

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