先進(jìn)封裝設(shè)備之爭 | 國產(chǎn)劃片機(jī)精度世界一流、穩(wěn)定性二流、市占率三流

目前，國產(chǎn)劃片機(jī)精度和速度已達(dá)到國際一線水平，但在穩(wěn)定性和市場占有率上保持劣勢。國產(chǎn)劃片機(jī)國有率為10%，核心部件仍需進(jìn)口。只有本土半導(dǎo)體設(shè)備、零部件廠商崛起，才能真正助力國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)自主可控。

在集成電路電子元件向精密微型與高度集成方向發(fā)展中，晶圓厚度越來越薄、晶圓尺寸越來越大、芯片之間的線寬、切割槽以及芯片尺寸逐漸微縮，這對劃切技術(shù)提出更加苛刻的要求，高穩(wěn)定性、高精度、高效率與智能化成為劃片機(jī)的標(biāo)桿。劃片機(jī)作為半導(dǎo)體芯片后道工序的封裝環(huán)節(jié)加工設(shè)備之一，用于晶圓的劃片、分割或開槽等微細(xì)加工。

晶圓劃片機(jī)，或切割機(jī)（Dicing Equipment），是一種使用刀片或激光等方式切割晶片的高精度設(shè)備。是半導(dǎo)體后道封測中晶圓切割和 WLP 切割環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備。切割的質(zhì)量與效率直接影響到芯片的封裝質(zhì)量和生產(chǎn)成本。劃片機(jī)廣泛用于硅基集成電路、分立器件、光電器件、傳感器等多種半導(dǎo)體產(chǎn)品的劃切工藝，用于汽車半導(dǎo)體的封裝工序。

應(yīng)用環(huán)節(jié) 圖源：騰盛精密

晶圓劃片主要有刀輪切割和激光切割兩種，刀片切割是使用最廣泛的切割工藝，占市場份額的80%,用在較厚的晶圓（>100微米）切割，具備效率高、成本低、使用壽命長。激光切割屬于非接觸式加工，市場占比約20%，主要適用于切割較薄的晶圓（<100微米），具有高精度、高效率，且可避免對晶體硅表面造成損傷（厚度不到30um的晶圓則使用等離子切割，等離子切割速度快）。Chiplet技術(shù)切割芯粒最重要的設(shè)備就是激光劃片機(jī)。目前國際主流劃片設(shè)備的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：

X軸的直線度，誤差控制在1-3um以內(nèi)；

Y軸的定位精度≤2μm；

Z軸的重復(fù)定位精度1μm，還有測高精度、工作盤精度；

均切割速度為600mm/s，最高達(dá)1000mm/s；

工作行程300mm；

切割道寬度20um。

圖示將短脈沖激光聚焦到晶片表面后進(jìn)行照射。在一個(gè)晶圓上，由千百個(gè)芯片相連，相鄰留有80um至150um的間隙（street），被劃片機(jī)切割成單一的芯片，為下道粘片工序做好準(zhǔn)備。隨著芯片尺寸變小，street占用的加工硅晶圓面積會變得不成比例地增大。刀片切割變得非常低效。而激光切割可以處理大小幾乎為0?的street。會有一些浪費(fèi)，但寬度會大大減小，因此可以增加每個(gè)晶圓的裸片數(shù)量。圖源：DISCO

國產(chǎn)晶圓劃片機(jī)已到達(dá)世界一流

長久以來，在全球半導(dǎo)體晶圓切割設(shè)備市場主要被日資壟斷，行業(yè)進(jìn)口依賴度較高。未來半導(dǎo)體綜合各調(diào)研機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)：2021年的半導(dǎo)體晶圓切割設(shè)備市場約20億美元（中國市場5億美元），全球市場份額日本DISCO占據(jù)了超過70%，東京精密25%，國產(chǎn)化率為5%；2022年的半導(dǎo)體晶圓切割設(shè)備市場約17億美元（中國市場5億美元），2022年前三大廠商DISCO、東京精密和光力科技份額占比超過87%，DISCO占有超65%份額，東京精密25%，國有化率為10%。

近幾年，主要國產(chǎn)劃片設(shè)備廠商對標(biāo)日企，通過“中國整合 全球并購”模式迅速導(dǎo)入中高端機(jī)型市場，劃片機(jī)性能、精度和速度等指標(biāo)達(dá)到國際一流水平，主要的OSAT和IDM廠商陸續(xù)批量導(dǎo)入國產(chǎn)劃片設(shè)備。

隨著國產(chǎn)替代加速，逐漸完備的中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈將成為必然趨勢，未來半導(dǎo)體預(yù)判在2023年用于先進(jìn)封裝的劃片機(jī)/切割機(jī)國有率將提升到15%。未來幾年中國新建的12英寸半導(dǎo)體晶圓產(chǎn)能將躋身世界第一，前后道半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的需求量接近全世界的30%，這給中國設(shè)備廠商帶來了巨大的發(fā)展空間，未來劃片機(jī)的國有率將持續(xù)提升。但同時(shí)在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中依舊面臨四大挑戰(zhàn)：

在實(shí)現(xiàn)整機(jī)高精度的同時(shí)，如何提升穩(wěn)定性保證高效穩(wěn)定的產(chǎn)出；由于工藝差異，如何能快速高效交付以滿足客戶定制需求；在打破外資壟斷市場同時(shí)，如何改變本土客戶長期以來對進(jìn)口設(shè)備依賴的使用習(xí)慣，并制定個(gè)性化的本土化批量導(dǎo)入服務(wù)方案，提升國產(chǎn)品牌的知名度和占有率；在提升整機(jī)國有率同時(shí)，如何在劃片機(jī)核心零部件實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，包括精密封測裝備、空氣主軸、機(jī)器視覺系統(tǒng)及自動化控制模塊、精密刀片及耗材、激光器及相關(guān)光學(xué)元件。

全球兩大劃片機(jī)巨頭

晶圓切割機(jī)大廠DISCO成立于1937年，以刀片耗材業(yè)務(wù)起家，1975年開發(fā)出劃片機(jī)，成功進(jìn)入精密機(jī)械設(shè)備市場，并逐步成長為全球精密研削切設(shè)備龍頭。2007年，公司開發(fā)出可以用激光進(jìn)行晶圓切割的設(shè)備，自此激光切割逐漸發(fā)展起來。自創(chuàng)社以來，向全世界范圍內(nèi)1000家以上客戶供應(yīng)產(chǎn)品的迪思科，擁有從產(chǎn)品的研發(fā)、制造、試切試磨實(shí)驗(yàn)到售后服務(wù)的系統(tǒng)化支援體系，組成強(qiáng)大的迪思科全球網(wǎng)，中國國內(nèi)分支機(jī)構(gòu)有11處。

DISCO是晶圓切割機(jī)（Dicer）市場全球最大廠商，代表著國際半導(dǎo)體劃片機(jī)技術(shù)的最高水平，在精度、穩(wěn)定性、市占率方面始終保持領(lǐng)先的優(yōu)勢。激光切割是與刀片切割并重的Kiru技術(shù)的支柱，DISCO近年來傾注了巨大的心力，在硅片制造、晶圓制造、芯片封裝等多個(gè)環(huán)節(jié)均有應(yīng)用。在此介紹提高加工速度和切斷復(fù)合材料等利用激光特性的加工技術(shù)包含利用激光進(jìn)行藍(lán)寶石加工、隱形切割應(yīng)用技術(shù)、DBG＋DAF激光切割、激光全切割加工、Low-k膜開槽加工。應(yīng)用于芯片切割的隱形切割設(shè)備型號是DFL7340（定位精度3μm，重復(fù)定位精度2μm）、DFL7341/DFL7362（定位精度3μm，重復(fù)定位精度1μm）；適用于DBG＋DAF激光切割、激光全切割加工的設(shè)備型號是DFL7160（定位精度3μm，重復(fù)定位精度2μm）；適應(yīng)于Low-k膜開槽加工的DFL7161（定位精度3μm，重復(fù)定位精度2μm）；

DFL7161參數(shù)?圖源：DISCO

DISCO 2022年銷售額同比增長約10%至約2800億日元，連續(xù)第三個(gè)財(cái)年創(chuàng)歷史新高，營業(yè)利潤預(yù)計(jì)接近1100億日元。Disco約占全球70%左右的劃片機(jī)市場份額，其來自中國大陸及中國臺灣的營收占比接近50%，劃片刀等耗材占比約28%。

由于電動汽車所需的功率半導(dǎo)體需求持續(xù)增長，帶動部分設(shè)備需求強(qiáng)勁，DISCO目前現(xiàn)有工廠產(chǎn)能持續(xù)全開，從2023年起，DISCO計(jì)劃在今后10年內(nèi)將切割/研磨芯片、電子零件材料的制造設(shè)備產(chǎn)能一下子提高至現(xiàn)行的約3倍，將興建于廣島縣吳市的新工廠投資800億日圓，視需求動向?qū)⒎?期工程依序擴(kuò)增產(chǎn)能。此外，DISCO也計(jì)劃在長野事業(yè)所茅野工廠（長野縣茅野市）附近取得建廠用地，計(jì)劃在2025年度興建新工廠，主要是應(yīng)用于電動汽車等用途的功率半導(dǎo)體需求擴(kuò)大。

由于中國封測廠對DISCO劃片設(shè)備需求旺盛，造成訂單積壓嚴(yán)重，創(chuàng)十年最高水平，但產(chǎn)能受限，這為國內(nèi)切割廠商提供了難得的搶單機(jī)遇。

東京精密成立于1949年，最初從測量儀器起家，于1970年代開始研發(fā)出晶圓劃片機(jī)。最早于1994年以代表處的形式入駐中國市場，伴隨著中國制造業(yè)的迅速發(fā)展、大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用。

東京精密自1970年開發(fā)了第一臺晶圓切割機(jī)A-WD-75A以來，為高精度芯片分割和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開始時(shí)期的高效率化做出了很大的貢獻(xiàn)。2011年開始量產(chǎn)最先進(jìn)的半導(dǎo)體生產(chǎn)線中世界最小、速度最快的劃片機(jī)AD3000T/S（1000 mm/s）；2012從三菱綜合材料“收購精密刀片業(yè)務(wù)”開始制造、開發(fā)和銷售；2017年與Panasonic Factory Solutions Co., Ltd.合作開發(fā)激光開槽裝置。

公司繼承開發(fā)當(dāng)初的技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了激光切割機(jī)ML300EXWH（定位精度2um，直線度1.5μm，重復(fù)精度1μm）以及融合了最新的Fluidics、Mechatronics、Energy Conservation技術(shù)的AD3000T-PLUS/AD3000T-HC PLUS（定位精度2um，重復(fù)精度1μm，最高速度1000mm/s）,正引領(lǐng)新的切割技術(shù)。

2023年推出最新的全自動激光切割機(jī)AL3000，具備獨(dú)特的激光引擎、激光開槽、切割、同時(shí)實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)和高效率加工;與Panasonic共同開發(fā)的等離子切割工藝，推出等離子切割機(jī)APX300-DM。

激光切割機(jī)ML300EXWH 圖源：ACCRETECH

目前，ACCRETECH在中國設(shè)立13家辦事處、2家展示中心，1家組裝廠和1家精密實(shí)驗(yàn)室。為了滿足廣大客戶的需求，近期公司還設(shè)立了研發(fā)部，為實(shí)現(xiàn)測量及半導(dǎo)體設(shè)備更高端的一體自動化功能而添磚加瓦。

劃片機(jī)國產(chǎn)隊(duì)列

光力科技是本土刀片劃片機(jī)的引領(lǐng)者。公司在切割劃片設(shè)備、刀片耗材、核心零部件具有深厚的技術(shù)積累和產(chǎn)品布局。先后在半導(dǎo)體劃片機(jī)業(yè)務(wù)板塊通過三次海外并購且順利整合，快速成長為全球排名第三的半導(dǎo)體切割劃片設(shè)備供應(yīng)商。先后收購半導(dǎo)體劃片機(jī)發(fā)明者的英國LP、核心零部件氣浮主軸業(yè)內(nèi)領(lǐng)先者LP，控股全球第三大劃片機(jī)公司以色列ADT公司，并通過人員、技術(shù)、專利等方面的順利整合，研制本土化的主流機(jī)型——全自動雙軸 12 寸全自動劃片機(jī)ADT -8230（定位精度3μm，重復(fù)定位1μm，），半自動雙軸晶圓切割劃片機(jī)ADT-6230、半自動單軸切割機(jī)ADT-610等系列產(chǎn)品，公司切割劃片機(jī)性能處于國際一流水平，公司客戶覆蓋面較廣，主要客戶為OSAT和IDM廠商。

ADT -8230參數(shù) 圖源：光力科技

公司已與日月光、長電科技、通富微電、華天科技、嘉盛半導(dǎo)體等國內(nèi)外封測頭部企業(yè)建立了穩(wěn)定的合作關(guān)系。公司在鄭州航空港建設(shè)劃片機(jī)產(chǎn)業(yè)基地一期，預(yù)計(jì)2023年底國內(nèi)半導(dǎo)體切割劃片機(jī)可以達(dá)到年產(chǎn)500臺的生產(chǎn)能力。

在激光劃片部署方面，公司表示子公司以色列ADT在幾年前已開發(fā)并銷售了激光晶圓表面處理設(shè)備，在客戶產(chǎn)線成功應(yīng)用，國產(chǎn)化激光劃片機(jī)也在按計(jì)劃研發(fā)。

和研科技是一家專業(yè)從事半導(dǎo)體精密劃切設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及服務(wù)的國家高新技術(shù)企業(yè)，主營6~12英寸DS系列精密劃片機(jī)（DS26092009100830820623616等型號）、JS系列全自動切割分選一體機(jī)等半導(dǎo)體專用精密切割設(shè)備。

DS9260全自動劃片機(jī)兼容主流8、12寸圓形晶圓，多片方形封裝基板等加工規(guī)格，在市場上成功打破了12英寸晶圓劃片設(shè)備的國外壟斷，成為國內(nèi)第一家在晶圓劃片切割領(lǐng)域大批量量產(chǎn)使用的劃片機(jī)品牌，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化替代。

DS9260劃片機(jī)參數(shù)??圖源：和研科技

2022年推出全自切割分選一體機(jī)JS2800，為國內(nèi)首款完全自主設(shè)計(jì)研發(fā)的JIGSAW產(chǎn)品。面對集成電路行業(yè)中QFN，BGA，LGA等主流產(chǎn)品精密切割，可以極大提高加工效率和自動化程度。與之匹配的KIT組件目前已在和研科技蘇州公司順利投產(chǎn)，在長電等封測成功量產(chǎn)。

2022年完成B輪融資，融資款將主要用于高端全自動系列產(chǎn)品研發(fā)、12英寸精密劃片機(jī)產(chǎn)能釋放及蘇州子公司新產(chǎn)品項(xiàng)目建設(shè)，并企業(yè)計(jì)劃投資3.15億，擬建設(shè)占地95畝的半導(dǎo)體精密設(shè)備生產(chǎn)基地項(xiàng)目。2023年獲得國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金二期股份有限公司投資。并推出全新HG系列磨片設(shè)備、升級迭代JS、DS系列劃片設(shè)備面向市場。

京創(chuàng)先進(jìn)是一家半導(dǎo)體精密切割設(shè)備廠商，專注于半導(dǎo)體材料精密切磨領(lǐng)域，精密劃片機(jī)、激光劃切機(jī)是其核心業(yè)務(wù)之一。京創(chuàng)先進(jìn)團(tuán)隊(duì)通過三維模擬仿真設(shè)計(jì)技術(shù)、高精度機(jī)臺的精密加工及熱處理技術(shù)、多維運(yùn)動控制聯(lián)動優(yōu)化技術(shù)、幾何誤差軟件算法補(bǔ)償技術(shù)等多項(xiàng)核心技術(shù)，確保整機(jī)高精度的長期保持和可靠性。

JDV-9230 JIG SAW參數(shù) 圖源：京創(chuàng)先進(jìn)

京創(chuàng)先進(jìn)率先實(shí)現(xiàn)12英寸全自動精密劃片機(jī)產(chǎn)業(yè)化的自主創(chuàng)新，產(chǎn)品線已拓展至JIG SAW設(shè)備、減薄設(shè)備以及其他先進(jìn)制程等多個(gè)半導(dǎo)體專業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，量產(chǎn)了JDV-9230 JIG SAW、ARP9100 Panel Saw、AR3000、AR6000、AR7000、AR7200、AR8000、AR8200、AR9000系列6-12英寸系列，廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體集成電路、GPP/LED氮化鎵等芯片、分立器件、LED封裝、光通訊器件、聲表器件、MEMS等芯片劃切生產(chǎn)中。

2023年3月完成數(shù)億元B+輪融資。本輪融資將主要助力新技術(shù)攻關(guān)、新產(chǎn)品研制、全自動產(chǎn)品產(chǎn)能擴(kuò)充，及市場推廣和品牌建設(shè)

大族激光作為中國工業(yè)激光設(shè)備制造的開拓者，憑借先進(jìn)的激光加工技術(shù)整合與應(yīng)用，致力為高端芯片制造提供專業(yè)的加工方案和技術(shù)支持服務(wù)。在晶圓切割設(shè)備領(lǐng)域有全自動晶圓激光開槽設(shè)備DSI-S-GV5232（600mm/s，加工精度≤±3μm），碳化硅晶圓改質(zhì)切割設(shè)備設(shè)備DSI-S-TC9310（加工速度400-1000mm/s，加工精度±1μm，重復(fù)定位精度1μm），適用于SiC，GaN，LT，LN等晶圓改質(zhì)切割。

DSI-S-TC9310參數(shù) 圖源：大族激光

邁為股份泛半導(dǎo)體領(lǐng)域高端裝備制造商，目前在半導(dǎo)體裝備領(lǐng)域，公司憑借在激光技術(shù)在光伏領(lǐng)域的積累，已率先實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體晶圓激光開槽、激光改質(zhì)切割等裝備的國產(chǎn)化，并聚焦半導(dǎo)體泛切割。激光改質(zhì)切割設(shè)備MX-SSD2C（切割速度可達(dá)1000mm/s），配備高精度的晶圓表面高度追蹤及補(bǔ)償系統(tǒng)，保證晶圓加工的穩(wěn)定性，適用于硅晶圓如 MEMS， RFID 等產(chǎn)品的激光改質(zhì)切割；激光開槽設(shè)備MX-SLG1C ，適用于Low-K/CMOS等半導(dǎo)體晶圓表面刻線開槽（開槽深度≥10μm，切割速度可達(dá)1000mm/s）

MX-SSD2C參數(shù) 圖源：邁為股份

博捷芯為博杰股份控股子公司，通過收購陸芯半導(dǎo)體，升級為一家專業(yè)從事半導(dǎo)體材料劃片設(shè)備及配件耗材的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的高新技術(shù)企業(yè)。成功研制出兼容12、8、6英寸自動精密劃片設(shè)備，建設(shè)并完善了該設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，目前已成功研制并量產(chǎn)BJX3252 6、BJX3352、BJX3356、BJX63661精密劃片機(jī)，設(shè)備性能均超國際標(biāo)準(zhǔn)（直線度1.5μm。定位精度可達(dá)2um，最大速度600mm/s）?？捎糜诠馔ㄓ嵉刃袠I(yè)IC、QFN封裝、DFN封裝、BGA封裝、LED基板、光學(xué)光電。

BJX6366型12寸雙軸精密劃片機(jī) 圖源：博捷芯

達(dá)仕科技是專注于晶圓及封測領(lǐng)域的高端設(shè)備供應(yīng)商，擁有第三代激光劃片機(jī)，主要包含無縫切割、激光開槽、激光隱形切割三類設(shè)備。無縫激光采用達(dá)仕專利光源技術(shù)，速度是傳統(tǒng)刀片的5倍，切割道小于5um，大幅降低切割道尺寸；激光開槽采用皮秒光源及最新SLM多焦點(diǎn)技術(shù)，可完成20-120um的開槽，開槽深度可做到20um以上，熱影響區(qū)控制在2um以內(nèi)，槽底平整度小于1um。激光隱切采用紅外光源SLM多焦點(diǎn)技術(shù) RTF實(shí)時(shí)焦點(diǎn)跟隨技術(shù)。產(chǎn)品型號有DRT505FX，可實(shí)現(xiàn)對碳化硅、晶圓、光學(xué)玻璃、氮化鎵的高效率精密切割。

作為一家跨國公司，達(dá)仕科擁有全方位一站式營銷和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，遍及中國大陸及中國臺灣、德國、美國、新加坡、馬來西亞等地。其激光劃片設(shè)備是長電等封測大廠最為廣泛采購的設(shè)備之一。

北京中電科是以集成電路封裝裝備為主的科研生產(chǎn)骨干單位，公司有全自動劃片機(jī)HP-1221/1201/808/6103/6100系列，激光劃片機(jī)JHQ-410系列。十余年來，公司累計(jì)為國內(nèi)外客戶提供劃片機(jī)等設(shè)備1000多臺(套)，為我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。

JHQ-410系列?圖源：中電科

騰盛精密擁有半導(dǎo)體封測晶圓劃片、成品切割/分選方案，定位精度≤03μm@310 mm，重復(fù)定位精度：1μmm，產(chǎn)品型號有ADS1010/1220/1210//2100/3200主要應(yīng)用于圓、QFN、BGA、MEMS、SIP、PCB、EMC導(dǎo)線架、玻璃、陶瓷。

鎂伽是半導(dǎo)體領(lǐng)域制造和測試裝備的創(chuàng)新者，擁有眾多成熟可靠的產(chǎn)品和解決方案。晶圓切割設(shè)備Y軸定位精度0.003mm/305mmZ軸重復(fù)精度0.001mm，代表型號有全自動雙主軸晶圓切割機(jī)MRS-DT260。擁有sic激光切割機(jī)，攜帶FDC自動焦點(diǎn)跟隨系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)整切割位置，精度高，可兼容±15um片厚誤差。

艾凱瑞斯目前的核心產(chǎn)品為半導(dǎo)體劃片機(jī)及劃切整體解決方案，掌握了超精密磨床設(shè)計(jì)、超精密氣浮主軸技術(shù)、超精密檢測技術(shù)、超精密運(yùn)動控制技術(shù)、金剛石砂輪技術(shù)等。主要應(yīng)用于半導(dǎo)體晶圓切割，主要設(shè)備有SD1222/612A/1212A/1222A,可實(shí)現(xiàn)定位2um,重復(fù)定位1μm，切割速度可達(dá)800mm/s。

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