ABM Inc.：中國光刻機技術(shù)特點(diǎn)與市場(chǎng)分布
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光刻機的重要性無(wú)需強調，但有多少人知道中國有哪些光刻機制造設備制造商？ABM Inc.是其中的領(lǐng)導者之一，主要提供半導體前道制造的光刻機和先進(jìn)封裝的光刻機和鍵合設備。ABM Inc.成立于2003年，總部位于中國香港，在半導體光刻設備的行業(yè)經(jīng)驗超過(guò)20年。整機設備為自研自制，擁有超過(guò)2000+自主開(kāi)發(fā)的光刻機重要零部件專(zhuān)有技術(shù)，且在光刻機關(guān)鍵子系統如全波段近、中、深紫外光源系統和折反射鏡組、精密工件臺等完全為自研自制，擁有獨立的知識產(chǎn)權。ABM Inc.光刻機在全球已交付超過(guò)300個(gè)客戶(hù)，累計交付950臺(套)， 已交付的國際客戶(hù)包括有邏輯、存儲、通信等一線(xiàn)晶圓制造的頭部企業(yè)，其交付的光刻機已被廣泛應用于集成電路的前道制造和先進(jìn)封裝領(lǐng)域。全球擁有（亞微米級以上）光刻機制造能力的企業(yè)有ASML、Nikon、Canon、SMEE（上海微電子裝備（集團）股份有限公司）、ABM Inc.、SUSS。目前中國本土只有ABM Inc.與SMEE為自主研發(fā)、設計、且擁有包括核心零部件和重要子系統自主知識產(chǎn)權的光刻機整機集成制造商。這是ABM Inc.和SMEE與其他通過(guò)舊型二手設備翻新的光刻機設備商截然不同之處！從這個(gè)角度出發(fā)，ABM Inc.與 SMEE 是中國唯二的光刻機設備制造商。ABM光刻機主要應用于制造MEMS、功率器件、化合物半導體等行業(yè)需要的芯片，這些芯片主要應用于航空航天、移動(dòng)通訊、新能源汽車(chē)、消費電子、AI人工智能等。光刻機的分類(lèi)可以分為有掩膜和無(wú)掩膜光刻機，無(wú)掩膜光刻機主要為激光直寫(xiě)光刻機, 主要應用于FPD、PCB、PV等泛半導體領(lǐng)域，無(wú)掩膜光刻機在半導體制造領(lǐng)域較少使用。有掩膜光刻機是半導體制造的主流光刻機，其技術(shù)發(fā)展路徑從接觸式、接近式、投影式、步進(jìn)式和掃描式光刻機。光刻機的發(fā)展是一個(gè)光學(xué)技術(shù)與系統集成工程不斷積累的過(guò)程，其復雜程度堪稱(chēng)人類(lèi)科技之巔。光刻機的整機制造是多學(xué)科交織的極其復雜的工程，需要集成精密光學(xué)、精密運動(dòng)學(xué)、高精度微環(huán)境控制、算法、微電子、高精度測控等多領(lǐng)域。ASML的成長(cháng)路徑也莫過(guò)于此，不可逾矩。在半導體前道制造領(lǐng)域，光刻設備是其中價(jià)值鏈最高，技術(shù)壁壘最高的設備，光刻工藝在晶圓制造中約占1/3的成本，耗時(shí)工藝40%-60%。以ASML、Nikon、Canon主力產(chǎn)品步進(jìn)式光刻機和掃描式光刻機為例, 光刻機的分類(lèi)從光源的角度又可細分為I-line、DUV (KrF及ArF)、EUV。在這個(gè)領(lǐng)域，ASML的高數值孔徑EUV光刻機也被譽(yù)為人類(lèi)工業(yè)文明皇冠上的明珠，其追求極致的線(xiàn)寬與套刻精度，可發(fā)出自然界不存在的 13.5納米EUV波長(cháng)，鏡片的平坦度做到原子級，精密工件臺的運動(dòng)過(guò)載超過(guò)10G，單價(jià)超過(guò)2.75億美金。將ASML、NIKON等國際巨頭與ABM對比，可以打個(gè)比方，如果將光刻機比作“汽車(chē)”，那么全球光刻機設備商就只造兩種“車(chē)型”，一種是造“跑車(chē)”(EUV及DUV光刻機)，代表企業(yè)有ASML、Nikon、SMEE，“跑車(chē)”追求極高的性能和極致的線(xiàn)寬，用于生產(chǎn)邏輯芯片、存儲芯片、數字芯片。一種是造“皮卡”(I-line光刻機)，代表企業(yè)有Canon，ABM Inc.等?！捌たā弊非髽O佳的性?xún)r(jià)比和高可靠性，用于生產(chǎn)MENS、功率器件、化合物半導體等。但不是所有的芯片都要用“跑車(chē)”來(lái)生產(chǎn)。目前中國的晶圓制造產(chǎn)能占比70%的晶圓廠(chǎng)仍在使用超過(guò)25年的光刻機, 這些光刻機對比ASML和Nikon的高端機型都屬于“皮卡”，存量超過(guò)2000臺。但這些產(chǎn)能生產(chǎn)的芯片是保障中國在新能源汽車(chē)、通信、電力、軌道交通、消費電子等戰略支柱行業(yè)安全和自給自足的底線(xiàn)，中國本土的光刻機制造商需要在此實(shí)現國產(chǎn)化。但遺憾的是，即使是“皮卡”，中國光刻機設備的國產(chǎn)化率占比仍然較低，距離實(shí)現完全國產(chǎn)化和規模量產(chǎn)尚有相當長(cháng)的路。不同于半導體設備中薄膜設備、刻蝕設備的國產(chǎn)化率數倍于光刻機, 光刻機是中國半導體產(chǎn)業(yè)中的最短板，也是最卡脖子的領(lǐng)域。光刻機的發(fā)展路徑從低端到中高端是有序延伸，無(wú)法跳躍，其性能的成熟仰賴(lài)長(cháng)時(shí)間的產(chǎn)品迭代和技術(shù)積累。ABM的目標，就是發(fā)揮20余年來(lái)在光路設計、零部件設計、組裝工序、環(huán)境控制、工藝數據庫等2000+自主專(zhuān)有技術(shù)的積累的基礎上, 首先實(shí)現在這個(gè)領(lǐng)域的光刻機完全國產(chǎn)化。從市場(chǎng)數據分析，在2014年到2022年，光刻機以每年超過(guò)580臺市場(chǎng)需求仍在持續增長(cháng)，其中i-line光刻機增速最快市場(chǎng)需求強勁。EUV光刻機產(chǎn)能有限, 每年產(chǎn)出約40臺; DUV穩步增長(cháng)，每年有超過(guò)340臺的市場(chǎng)需求; i-line增速最快，每年超過(guò)200臺市場(chǎng)需求，采購額超過(guò)20億美元。從數據來(lái)看，i-line和DUV光刻機占據市場(chǎng)62%的市場(chǎng)份額。 此外，先進(jìn)封裝的蓬勃發(fā)展，也帶來(lái)對先進(jìn)封裝光刻機的巨大需求。隨著(zhù)摩爾定律放緩，先進(jìn)封裝已成為延續集成電路實(shí)現更強的性能，更小的面積，更快的互聯(lián)和更低的功耗的有效途徑。英偉達、蘋(píng)果、高通等公司的產(chǎn)品高度仰賴(lài)臺積電的先進(jìn)封裝。未來(lái)，在人工智能、自動(dòng)駕駛等應用場(chǎng)景的高速推動(dòng)下，產(chǎn)生更多的未知終端應用，催生對先進(jìn)封裝產(chǎn)能的海量需求。在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，目前可提供光刻機設備的企業(yè)有EVG、SUSS、ABM、SMEE。ABM已迎來(lái)巨大的發(fā)展空間。目前，全球先進(jìn)封裝產(chǎn)能正在急劇擴張，臺積電已宣布至2026年將先進(jìn)封裝產(chǎn)能在2023年水平上擴產(chǎn)4倍。外媒Anandtech認為，三年內臺積電將CoWoS產(chǎn)能擴張4倍仍然不夠。其他國際巨頭如英特爾、海力士、僅兩家的擴產(chǎn)規模超過(guò)200億美元；國內如通富、長(cháng)電、盛合晶微、日月光等，目前已公開(kāi)的先進(jìn)封裝擴產(chǎn)金額超過(guò)1500億元人民幣。全球先進(jìn)封裝產(chǎn)能將超過(guò)100萬(wàn)片，按照每2萬(wàn)片晶圓需要8-12臺光刻機推算，全球對先進(jìn)封裝光刻機需求已超過(guò)600臺。各家的先進(jìn)封裝工藝皆有不同標準, 如臺積電CoWoS-R、CoWoS-S、CoWoS-L光刻工藝不同 (膠厚、曝光景深、L/S線(xiàn)距比), 考驗光刻機的適配性與綜合性能, 包含曝光面積、圖形拼接、對位標記、分辨率、產(chǎn)能、工藝窗口等綜合性?xún)r(jià)比, 這些指標決定先進(jìn)封裝的終端成本及競爭優(yōu)勢。臺積電在10年前推出（28nm）先進(jìn)封裝的報價(jià)為7美分/平方毫米, 現今已低于3美分/平方毫米；（3nm）先進(jìn)封裝的報價(jià)目前為28美分/平方毫米。成本控制對于先進(jìn)封裝的發(fā)展極為重要, 考驗光刻機供應商的客制化選項與集成能力。ABM的光刻機可滿(mǎn)足主流Bumping、RDL和TSV等光刻工藝主流需求, 并提供廣泛的光刻工藝窗口及黃光區配套聯(lián)機設備, 并可提供8英寸到12英寸的設備選型或兼容。地緣政治的原因使中國先進(jìn)制程的發(fā)展受限，通過(guò)先進(jìn)封裝和現有成熟制程搭配以實(shí)現中國高端芯片的全自主，已成為中國半導體產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。以臺積電CoWoS技術(shù)指標剖析, 中國設備商已在薄膜沉積設備(填孔絕緣及金屬層沉積)、刻蝕設備 (TSV硅通孔)、機械研磨、氧化退火等領(lǐng)域均可滿(mǎn)足技術(shù)指標, 但欠缺本土的光刻機企業(yè)作為核心鏈主, 串起中國先進(jìn)封裝工藝成套設備的配置與布局，ABM正是中國極少數具備先進(jìn)封裝成套設備一站式解決方案的供應商。ABM如同1990年代的ASML，正處于爆發(fā)前夕。在過(guò)去的20年里，其光刻機幾乎遍布全球主要半導體產(chǎn)業(yè)集中地，成功樹(shù)立了ABM光刻機的國際品牌。未來(lái)，ABM將持續打造為光刻設備的國際化產(chǎn)業(yè)平臺。作為中國光刻機行業(yè)的領(lǐng)導者，ABM將繼續在中國高端光刻機國產(chǎn)化的道路上做一位孤獨的登山者。
閱讀 3624修改于2024年07月04日
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