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摘要：为提升半导体性能，制造工艺中的“后道工序”越发重要。形成电路的“前道工序”的技术进步越来越难，因此，堆叠多个芯片以获取更高性能的3D堆叠等“后道工序”的开发逐渐活跃起来。后道工序制造设备的需求预计也将随之增加。设备制造商试图在增长的市场中抓住商机，正积极着手技术开发等活动。

关键字：半导体、3D堆叠技术、后道工序、小芯片技术、新型加工方法

【首次在日本举办的专业展会】设备和材料展示

“展会将聚焦半导体的后道工序。希望对支持后道工序发展的制造设备制造商和材料制造商进行展示，提升其认知度，助力行业振兴。”半导体行业协会SEMI Japan将于12月在日本首次举办聚焦后道工序的国际展会“先进封装和小芯片峰会”（APCS）。SEMI Japan的代表滨岛雅彦在8月底举行的新闻发布会上解释了APCS的举办意图。

展会预计将有70-80家展商参展，主要面向亚洲的OSAT（专门接受后道工序委托的企业），展示设备和材料。Advantest、DISCO和东京精密等10家企业和大学加入了展会的执行委员会，日本经济产业省也以观察员身份加入。预计同期举行的半导体相关国际展会和本次本次SEMICON Japan将产生协同效应，参观总人数“将很快达到10万人（接近SEMICON Japan单独办展时的两倍）”。展会代表滨岛先生兴致勃勃地表示。

半导体的制造工艺分为两部分，即在硅晶圆上形成电路的前道工序，以及从硅晶圆上将芯片逐一切割下来并加工成成品的后道工序。前道工序拥有巨大的市场。根据SEMI的预测，2022年的全球半导体制造设备销售额将达到1175亿美元（约合8376亿人民币），其中后道工序占比仅约15%（约合1176亿人民币），而前道工序占比超过80%。

SEMI首届后道工序国际展会“APCS”

（图片来源：SEMI Japan）

近年来，半导体的性能提升主要依赖于微缩化，即缩小电子电路的线宽，提升集成度。这种微缩化依赖于前道工序，因此其设备市场一度规模庞大。然而，电路的尺寸已经微缩到不足病毒十分之一的极小尺寸。由于原子大小的限制，微缩化的难度正在逐年增加，开发和量产的成本也大幅增加，性价比逐渐失衡。

【设备商期待量产】小芯片技术是关键

智能手机等终端产品要求进一步提升半导体性能。因此，近年增加集成度的方法受到关注，不仅是在平面方向，还包括垂直方向。其中，目前的一种主流技术是小芯片技术。以往混合在一个芯片上的各种功能，现在被拆分到一个个独立的芯片上，然后像积木玩具一样组合起来，使其像一个芯片一样工作。核心部分采用最新一代的芯片，外围部分采用老一代芯片，就能够不依赖于微缩化，以更低廉的价格提升半导体的功能。

制造芯片的后道工序是小芯片技术成功的关键。预计其重要性将不断增高，市场也会成比例增长。英国调研公司OMDIA的南川明预测，“大约10年后，后道工序的设备销售额占比将达到约30%，达到目前的两倍。”

【前道工序企业也在寻找商机】发挥其他公司所不具备的优势

小芯片是一项新技术，因此在正式量产之前尚有许多难关亟待攻克，诸如提升连接速度、改善散热、降低成本等等。因此它也对制造工艺所依赖的设备制造商提出了更高的期待。“例如，在分离芯片的切割工艺中，重点在于如何在提高加工速度的同时，减少粉尘。因为即使是肉眼看不见的切屑和灰尘也会影响后道工序的产量。”APCS执行推进委员会委员长、长濑产业的执行委员折井靖光表示。

DISCO正在探索包括激光在内的新型加工方法

（现有的研磨机）

目前占据较高市场份额的后道工序设备制造商也需要做出反应。DISCO的切割工艺用切割锯占据了全世界约70%的市场份额，居世界首位。该公司销售技术部长川合章仁表示：“为实现预期加工效果，有可能会采取包括激光在内的新的加工方法。”

该公司以使用砂轮的切割技术和切削设备闻名，但目前正全力开发激光技术。“激光当中也有诸如脉冲振荡激光这样的技术，能够进行非热加工（瞬时加热蒸发），可以达到与砂轮不同的加工效果。我们相信，通过应用这项技术，有可能实现与传统加工完全不同的处理速度和质量。”

对于完成的芯片，需要在测试工艺中通过电信号来检查其是否能够按照设计运行，对此，许多业内人士认为，“堆叠导致布线变得更加复杂，未来，能够更快、更准确地进行检查的设备的需求将会增加。”

看准后道工序市场扩张后，前道工序的制造设备的制造商们也纷纷计划进场。在6月份的中期管理计划新闻发布会上，当被问及晶圆键合设备的前景时，东京电子的河合利树总经理预测：“一旦开始量产，这将是一个巨大的市场。”河合总经理还表达了其扩大业务的雄心：“通过前道工序，东京电子培养了超净技术和清洁技术等相关技术，这是我们的竞争对手所不具备的优势。”

前道工序和后道工序的整合也已开始。用于中介层（用于连接多个半导体芯片和基板的中继部件）的光刻机便是其中一例。在中介层上形成布线时需要用到特殊的光刻机。通常光刻机用于在硅基板上转印电路，而此处使用的光刻机需要具有不同的特性。在先进封装领域，佳能占据了绝大部分市场份额。佳能专务执行官兼光学设备业务总部部长武石洋明表示：“佳能将通过增大曝光面积和提高分辨率等各种努力，满足客户的需求，维持和扩大市场份额。”

【诸多课题】吸引OSAT的需求

在后道工序市场，现有设备将涌现新的商机，新的设备也有望产生需求。这或许会成为日本整个半导体行业振兴的转折点，因此相关人士对此充满期待。长濑产业的执行官折井先生强调：“用微细布线连接多个部件，组成小零件是日本擅长的技术。我相信，现在正是日本的设备和材料企业向世界展示其技术底蕴的时候。”

但后道工序市场也存在着挑战。不少业内人士指出，日本没有像海外那样的OSAT。前道工序领域存在标准化的技术路线图，比如代表性的“摩尔定律”，即晶体管集成度将在大约两年翻一倍，同时，需要开发的基础技术是全世界共享的。

与之相比，后道工序则不存在这样的路线图，用户的要求各不相同，例如，智能手机制造商希望实现小型化、降低功耗；汽车制造商则希望实现可靠性和耐热性等等。因此，需要快速、准确地掌握用户的潜在需求，并将其反映在产品中。

DISCO可用于原型制作和洽谈磋商的工厂、办公室遍布全球；而东京电子也将在未来五年内投资超过1万亿日元用于研究和开发。但对于中小企业来说，物理上的距离可能会使其难以了解用户的需求。台湾积体电路制造（TSMC）在茨城县筑波市建立了研发基地，业内人士表示，“未来希望政府也能够吸引更多的海外主要OSAT在日本建立基地。”

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