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星期一

半导体设备领域的深度培育 拓荆科技跨越“0到N”

今日都市网 2024-12-06 1.17w
  接受采访的公司/提供地图 彭春霞/制图

  证券时报编辑 孙宪超

  近年来,辽宁省半导体装备产业作为战略性新兴产业发展迅速,已进入中国第一阵营,成为中国半导体装备产业的“第三极”。

  拓荆科技(68072)是国内专门批量生产的PECVD,是a股市场以半导体装备为主的辽宁上市公司、ALD、SACVD、HDPCVD、CVD和混合键合设备领先企业填充超高深宽比沟槽。截至2024年6月底,拓荆科技已承担9个国家重大专项(项目),多次被中国半导体行业协会评为“中国半导体设备五强企业”。

  由于拓荆科技一直深入从事高端半导体专用设备领域,专注于薄膜沉积设备和混合键合设备的研发和产业化,公司的产品得到了国内客户的高度认可。”截至2024年6月底,公司已发货1940多个反应腔,进入70多条生产线。预计2024年将发货1000多个反应腔,创历史新高。”拓荆科技董事长吕光泉说。

  聚焦主业

  拓荆科技自2010年成立以来,一直专注于高端半导体设备领域。以前后两位董事长为核心的国家海外高级专家成立了国际技术团队,深入培育薄膜沉积领域,逐步形成了三类半导体薄膜设备产品系列(PECVD设备、ALD设备和沟槽填充系列设备),随后扩大了混合键合设备。

  “公司成立之初,依托国家重大科技项目,开发了12英寸PECVD设备并推向市场,实现了PECVD设备的工业化应用。在此过程中,公司掌握了PECVD薄膜沉积设备的核心技术,积累了从研发到工业化的设备产品经验。”吕光泉介绍。

  在薄膜沉积设备领域取得“从0到1”突破后,拓荆科技开始逐步形成“从1到N”的产品布局。拓荆科技先后开发推出ALD设备、SACVD设备、HDPCVD设备、超高深宽比槽填充CVD设备,拓宽了公司薄膜设备的产品类型和工艺覆盖面。除膜沉积产品外,面对新的技术趋势和市场需求,拓荆科技还积极布局并成功进入高端半导体设备的前沿技术领域,推出了晶圆三维集成领域的混合键合设备产品系列。

  经过十多年的创新发展,公司PECVD、ALD、SACVD、HDPCVD、超高深宽比沟填充CVD、通过客户验证,混合键合等设备产品进入客户量产线,不断扩大量产规模。目前,拓荆科技在沈阳、上海、海宁拥有研发和产业化基地。沈阳一厂R&D及生产基地年产能约300-350套,上海临港一厂R&D及产业化基地产能约80套,上海临港二厂R&D及产业化基地年产能约400套。现阶段,拓荆科技正在规划沈阳二厂产业化基地建设,为公司后续发展提供产能支撑。上海临港二厂建设,预计2025年上半年投入使用。

  特别值得一提的是,拓荆科技聚焦的半导体膜沉积设备与光刻机、刻蚀机共同构成芯片制造三大主要设备。截至2024年6月底,拓荆科技已承担9个国家重大项目(项目),多次被中国半导体行业协会评为“中国半导体设备五大企业”。

  成长机遇

  近年来,在复杂多变的国际形势和中国不断增加半导体产业政策支持的背景下,中国半导体产业发展迅速,在半导体技术迭代创新和产业生态方面取得了良好的效果。

  “随着数字化、自动化和智能化需求的浪潮,以人工智能、物联网和智能驾驶为代表的新兴产业的创新和发展对半导体芯片的性能和效率提出了更高的要求。“吕光泉表示,面对新兴市场需求的不断涌现,高端半导体设备行业为了满足市场对更高性能、更低功耗、更小尺寸集成电路的需求,需要不断迭代创新,不断提高产品性能,同时也产生了巨大的半导体设备市场空间。

  根据国际半导体产业协会的规定(SEMI)据统计,2023年全球半导体设备销售额达到1063亿美元,预计2024年将增长至1090亿美元,并保持增长趋势,预计2025年将达到1280亿美元的新高。

  作为世界上最大的消费电子市场,中国对半导体芯片的需求巨大,也为半导体设备带来了广阔的市场空间。特别是在终端市场强劲需求和新兴产业快速发展的推动下,对半导体设备的需求呈现出持续增长的趋势。

  据SEMI统计,2023年国内半导体设备销售额为366亿美元,同比增长29%,连续第四年成为全球最大的半导体设备市场。

  吕光泉表示,在高端半导体设备中,薄膜沉积设备、光刻设备和蚀刻设备共同构成了芯片制造的三大核心设备,决定了芯片制造技术的先进性。沉积在薄膜沉积设备中的薄膜是芯片结构中的功能材料层,在芯片制造过程中需求量巨大,直接影响芯片的性能。由于不同芯片结构所需的膜材料种类不同,沉积工艺不同,性能指标不同,膜沉积设备市场巨大。2023年,晶圆制造设备销量约占半导体设备总销量的90%,达到约960亿美元。薄膜沉积设备的市场规模约占晶圆制造设备市场的22%。因此,2023年全球薄膜沉积设备市场规模约为211亿美元。

  吕光泉说:“近年来,中国在半导体设备领域发展迅速,但高端半导体设备的自给率仍然很低,这也为国内半导体设备制造商的发展提供了巨大的机遇,包括拓荆科技。”。

  研发投入

  目前,拓荆科技成熟产品的核心技术和关键性能指标已达到国际同类设备的先进水平,并广泛应用于客户端,这与拓荆科技不断加大推进产品研发和产业化的力度是分不开的。

  2021年至2023年,拓荆科技R&D投资分别为2.88亿元、3.79亿元和5.76亿元,R&D投资占营业收入的38.04%、22.21%和21.29%。2024年前三季度,拓荆科技研发投资4.81亿元,同比增长35.73%。

  吕光泉介绍,截至2024年6月30日,公司员工总数达到1253人,其中研发人员506人,占公司员工总数的40.38%;预计2024年将有1500多人。公司将调动员工的积极性和创造力,通过实施股权激励、绩效奖金等一系列激励措施,促进公司研发技术团队的稳定。

  “公司建立了完善的人才储备和培训体系,不断探索新的校企合作机制,与国内知名大学建立了校企联合培训机制,推荐优秀工程师在职教育,公司作为省级博士后实践基地,与大学联合培训博士后,此外,公司上市后,实施了两项股权激励计划。”吕光泉说。

  拓荆科技凭借完善的人才储备和培养体系,以及逐年增加的研发投入,形成了一系列具有自主知识产权的核心技术,达到了国际先进水平。在薄膜设备方面,公司核心技术广泛应用于主要业务产品,解决了纳米厚薄膜均匀性、薄膜表面颗粒数量少、成膜快、设备生产能力稳定、高速等关键问题,同时确保薄膜工艺性能的实现,提高客户生产线生产能力,降低客户生产线生产成本。在混合键合设备方面,公司形成了高速高精度对准技术和实时对准技术,实现了较高的晶圆键合精度,提高了设备的生产能力。

  据了解,截至2024年6月30日,拓荆科技已申请1279项专利(含PCT)、获得402项专利。其中,拓荆科技今年上半年新增专利74项(含PCT)。、获得新专利45项。

  随着拓荆科技先进产品的推出,公司业务规模逐步扩大,产品布局逐步完善,客户认可度不断提高。产品已成功应用于行业领先的集成电路制造企业生产线,设备出货量大幅增加。

  “截至2024年6月底,公司已发货1940多个反应腔,进入70多条生产线。预计2024年公司将发货1000多个反应腔,创历史新高。”吕光泉说。

  竞争优势

  据吕光泉介绍,公司实现了全系列PECVD薄膜材料的覆盖,并继续保持竞争优势,获得批量订单和批量验收,形成大规模生产。此外,公司还开发并推出了新的PECVD反应腔(PX和Supra-D),为满足芯片技术日益严格的工艺要求,可以实现更严格的薄膜工艺指标要求。

  拓荆科技自主研发推出PE-ALD和Thermal-ALD设备系列产品已实现产业化。Thermal-ALD可在同一设备中沉积Thermal-ALD金属化合物薄膜和PECVD ADCII薄膜。此外,公司继续扩大ALD薄膜技术,开发并推出了许多新的工艺模型,获得了原客户和新客户的订单,并继续扩大薄膜材料的覆盖范围。

  “公司SACVD设备继续提高产品竞争力,推出了等离子体处理优化的SAF薄膜工艺应用设备,并将其运送到客户端进行验证,进展顺利。吕光泉表示,拓荆科技HDPCVD设备已通过客户验证实现工业应用,并继续获得客户订单。目前,HDPCVD反应腔累计出货量已达70个。首款自主研发推出的超高深宽比沟槽填充CVD产品,通过客户验证,实现了工业应用,获得了客户的重复订单和不同客户的订单,并陆续发货到客户端进行验证。目前,与超高深宽比沟槽填充CVD设备相关的反应腔已发货15多个。

  需要注意的是,随着“后摩尔时代”的到来,芯片工艺不断缩小,接近物理极限。我们不能仅仅依靠缩短工艺极限来实现最佳的芯片性能和复杂的芯片结构,而是通过新的芯片设计架构和芯片堆叠来实现。因此,对应用于3D集成领域的半导体设备的新设备需求应运而生。

  吕光泉表示,应用于三维集成领域的设备是三维集成芯片、Chiplet等芯片堆叠的技术基础,也是从2D到3D芯片设计架构发展的先进逻辑和先进存储的技术基础。以混合键合设备为代表的三维集成领域的专用设备仍处于产品引进期,存储器、图像传感器和三维集成领域的行业已初步实现产业化。随着芯片技术的不断迭代和创新,三维集成领域将进入增长期,应用于三维集成领域的半导体设备将迎来广阔的市场空间。

  拓荆科技自主研发和拓展了混合键合系列设备产品,为三维集成领域的发展提供了设备支持。该设备产品可实现晶圆混合键和晶圆混合键的芯片键精度测量,具有超高精度、超高容量和无盲点测量特点,同时兼容晶圆和晶圆混合键测量场景,可解决未来混合键技术迭代客户测量精度、容量、兼容性等问题。

  “2023年,拓荆科技的晶圆成功通过客户端验证,实现了晶圆键合设备和芯片混合键合前表面预处理设备的工业应用,均为国内第一款,性能优异。”吕光泉表示,今年上半年,这两款产品都获得了客户的重复订单。此外,公司新推出的键合套准精度测量产品Crux 300已获得客户订单。

编辑:金杜

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