近年來，5G商用化、人工智能、數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智能汽車等一系列新技術(shù)及終端市場的需求驅(qū)動，給予了半導(dǎo)體行業(yè)新的動能。同時，突如其來的疫情打破供給節(jié)奏，導(dǎo)致供應(yīng)鏈中斷，疊加需求爆發(fā)以及地緣政治不確定性加劇供需失衡，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)陷入了嚴(yán)重的缺貨潮，代工廠持續(xù)滿載下開啟擴(kuò)產(chǎn)周期。

　　據(jù)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SEMI）統(tǒng)計數(shù)據(jù)，預(yù)計2021全球晶圓廠設(shè)備支出逾900億美元，年復(fù)合增長率高達(dá)44%。

　　2016-2022年晶圓廠設(shè)備支出，數(shù)據(jù)來源：SEMI

　　半導(dǎo)體設(shè)備是指用于生產(chǎn)各類半導(dǎo)體產(chǎn)品所需的設(shè)備，主要可分為硅片生產(chǎn)過程設(shè)備、晶圓制造過程設(shè)備、封測過程設(shè)備以及輔助設(shè)備等。這些設(shè)備分別對應(yīng)硅片制造、集成電路制造、封裝、測試，以及在流程中涉及到的清洗、取放、純化等工序，分別用在集成電路生產(chǎn)工藝的不同工序里，屬于半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的支撐環(huán)節(jié)。

　　SEMI數(shù)據(jù)顯示，未來兩年內(nèi)全球預(yù)計將新建29座晶圓廠，建成后新增產(chǎn)能為260萬片晶圓/月（按8英寸晶圓折算）。綜合來看，全球晶圓廠積極擴(kuò)產(chǎn)，半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模持續(xù)提升，行業(yè)潛力巨大。

　　全球各地區(qū)2021/2022年新建代工廠數(shù)量（圖源：SEMI、民生證券研究院）

　　在巨大的市場規(guī)模和前景之下，半導(dǎo)體設(shè)備作為科技創(chuàng)新的硬件基礎(chǔ)，在全球產(chǎn)業(yè)鏈中的價值和重要性凸顯。后摩爾時代芯片制程壓縮空間逐步達(dá)到上限，經(jīng)濟(jì)成本不斷攀升，晶圓制造、封測等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)將面臨更高的技術(shù)挑戰(zhàn)，半導(dǎo)體企業(yè)對生產(chǎn)環(huán)境以及機(jī)臺上所需材料的潔凈程度都提出了極高的要求。

　　晶圓代工廠工藝制程路線圖（圖源：DIGITIMES）

　　過濾技術(shù)如何賦能半導(dǎo)體設(shè)備？

　　在半導(dǎo)體設(shè)備中，無論是通過氣體、化學(xué)品還是水，各類材料中的雜質(zhì)都可能會影響最終產(chǎn)品的性能、穩(wěn)定性和良率。因此，為了達(dá)到和保持所需的高純度，合適的過濾器選擇變得尤為重要，以此來去除雜質(zhì)，提高純度，從而保障芯片制造的每個環(huán)節(jié)中設(shè)備加工的良率。

　　對于半導(dǎo)體設(shè)備本身而言，化學(xué)品的潔凈程度對設(shè)備的利用效率，性能和運行成本至關(guān)重要?；瘜W(xué)品發(fā)生污染會影響生產(chǎn)效率，甚至影響芯片良率。因此污染控制是半導(dǎo)體制造中最重要的問題之一。而過濾器可將污染物降至最低，避免芯片受到影響，確保機(jī)臺以峰值效率進(jìn)行工作。

　　可以說，過濾、分離、純化這一步驟幾乎貫穿了整個芯片制造環(huán)節(jié)，對于包括半導(dǎo)體設(shè)備在內(nèi)的整個流程來講都至關(guān)重要。

　　作為全球過濾、分離和凈化方面的領(lǐng)軍企業(yè)，頗爾（Pall）在過去數(shù)十年間，一直致力于利用其尖端的膜技術(shù)，服務(wù)微電子和半導(dǎo)體市場。據(jù)頗爾半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人孟佳穎介紹，頗爾在半導(dǎo)體市場的業(yè)務(wù)覆蓋了芯片制造的各個關(guān)鍵工藝，半導(dǎo)體制造商選擇頗爾過濾、純化和分離解決方案，廣泛用于涵蓋各類半導(dǎo)體設(shè)備中用到的化學(xué)品、氣體、水、研磨液和光阻等各類工藝消耗品，以實現(xiàn)功能、質(zhì)量、節(jié)省成本和提高生產(chǎn)效率等方面的需求。

　　晶圓加工的過濾、分離和純化（圖片來自：頗爾Pall）

　　清洗設(shè)備

　　清洗設(shè)備是將晶圓表面上產(chǎn)生的顆粒、有機(jī)物、自然氧化層、金屬雜質(zhì)等污染物去除，以獲得所需潔凈表面的工藝設(shè)備。目前已廣泛應(yīng)用于集成電路制造工藝中的成膜前/成膜后清洗、等離子刻蝕后清洗、離子注入后清洗、化學(xué)機(jī)械拋光后的清洗和金屬沉積后清洗等各個步驟，幾乎所有制程的前后都需要清洗環(huán)節(jié)。

　　2020年清洗設(shè)備市場規(guī)模約為25.39億美元，清洗設(shè)備重要性日益凸顯，國內(nèi)企業(yè)在此進(jìn)展穩(wěn)定。目前國內(nèi)有盛美半導(dǎo)體、北方華創(chuàng)和至純科技等企業(yè)在濕法工藝設(shè)備端提供中高階濕法制程設(shè)備，芯源微清洗設(shè)備也在積極跟進(jìn)。

　　在清洗設(shè)備中，頗爾創(chuàng)新性研發(fā)了PTFE薄膜過濾產(chǎn)品，使得半導(dǎo)體制造商能夠滿足最先進(jìn)的設(shè)備制造過程的嚴(yán)格化學(xué)過濾要求，可控制關(guān)鍵的顆粒尺寸以及保持關(guān)鍵流體純度，達(dá)到2nm的過濾精度。

　　HAPAS聚砜膜過濾器可有效用于各種稀釋和腐蝕性化學(xué)品，該濾膜具有高非對稱性的聚芳砜微孔結(jié)構(gòu)，降低從上游到下游表面的尺寸，從而呈現(xiàn)超級濾留、大流量和低壓降特點。頗爾獨創(chuàng)的國際通用GNP檢測標(biāo)準(zhǔn)顯示可濾留低至2nm的過濾精度，成本遠(yuǎn)低于同精度PTFE產(chǎn)品。

　　后摩爾時代，隨著芯片制程壓縮，清洗工藝在良率保護(hù)、有效清潔、精確度等方面發(fā)揮愈加重要的作用，受益于芯片精度的高要求和沉積、刻蝕、光刻工藝的加強(qiáng)，預(yù)計清洗設(shè)備市場將迎來新一輪增長。

　　涂膠顯影設(shè)備

　　涂膠和顯影是光刻前后的重要步驟，設(shè)備以不同工藝所用的光刻膠、關(guān)鍵尺寸等方面的差異來分類。2020年全球前道涂膠顯影設(shè)備銷售額為19.05億美元，預(yù)計到2022年有望超過25億美元。

　　全球范圍內(nèi)，東京電子和SCREEN兩家公司幾乎壟斷了所有前道涂膠顯影市場，東京電子在我國的市占率更是超過90%。國內(nèi)企業(yè)則以芯源微為代表，芯源微用于前道晶圓制造的涂膠顯影設(shè)備尚處于新進(jìn)階段，其主要產(chǎn)品為用于后道先進(jìn)封裝和 LED 制造等的涂膠顯影設(shè)備，產(chǎn)品進(jìn)入主流大客戶。預(yù)計隨著IC和LED產(chǎn)能擴(kuò)張，在持續(xù)的研發(fā)投入下，芯源微有望完成技術(shù)突破和市場突圍。

　　在涂膠顯影設(shè)備領(lǐng)域，頗爾HDPE系列產(chǎn)品擁有高精度、高潔凈度等優(yōu)勢，過濾精度可達(dá)sub 1nm；此外，Nylon6,6系列過濾器具有高非對稱性、大流量特點，擁有獨特的極性，可吸附凝膠等特性，其可過濾精度低至2nm。

　　刻蝕設(shè)備

　　刻蝕設(shè)備按原理分類可以分為濕法刻蝕和干法刻蝕，濕法刻蝕是指利用溶液的化學(xué)反應(yīng)刻蝕，干法刻蝕則是用氣體與等離子體技術(shù)對材料進(jìn)行刻蝕?？涛g市場以干法工藝為主，本土企業(yè)發(fā)展較為成熟，國內(nèi)刻蝕廠商主要包括中微公司、屹唐半導(dǎo)體和北方華創(chuàng)，近年整體業(yè)績持續(xù)增長，與國際先進(jìn)企業(yè)差距逐漸縮小。刻蝕設(shè)備近年來增速顯著，2022年有望達(dá)到183.9億美元。

　　在刻蝕設(shè)備中，頗爾的Nickel Media系列氣體過濾器，擁有高精度、高流量、強(qiáng)耐腐蝕性等優(yōu)良特性，采用先進(jìn)的過濾技術(shù)，膜的性能和性價比得以改進(jìn)和提高，可用于清除污染物。PTFE Media系列氣體過濾器耐高溫高壓，具有小于1/25 mm直徑的緊湊尺寸，濾除能力低至3納米，能夠迅速清除顆粒物。

　　化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備

　　化學(xué)機(jī)械拋光，即CMP技術(shù)，是通過化學(xué)腐蝕和機(jī)械研磨相結(jié)合的方式實現(xiàn)晶圓表面的平坦化。CMP設(shè)備分為拋光、清洗和傳送三大模塊，其關(guān)鍵難點在于精密的機(jī)械控制。

　　2019年，全球CMP設(shè)備市場規(guī)模約23億美元，這其中70%的銷售額來自應(yīng)用材料，25%來自日本的荏原機(jī)械。國內(nèi)方面，華海清科已經(jīng)實現(xiàn)12英寸CMP設(shè)備的量產(chǎn)，其設(shè)備已經(jīng)銷向中芯國際、華虹集團(tuán)等芯片制造客戶，國產(chǎn)化率為10%，已初步打破國外壟斷，但國產(chǎn)化率仍需提高，后續(xù)隨著更多產(chǎn)品驗證通過，其市占率有望持續(xù)提高。

　　在CMP設(shè)備領(lǐng)域，缺陷對產(chǎn)率產(chǎn)生不良影響，浪費客戶時間和金錢，是行業(yè)工程師要處理的最重要的問題之一。對此，頗爾CMP過濾器通過控制漿料顆粒尺寸和濃度，可實現(xiàn)許多不同半導(dǎo)體工藝性能的最大化，將漿料顆粒尺寸、形狀和大顆粒（LPC）密度控制在規(guī)定的工藝參數(shù)范圍內(nèi)，減少缺陷和實現(xiàn)工藝穩(wěn)定性。PP深層過濾器使用業(yè)內(nèi)頂尖的熔噴纖維制成，與其它熔噴產(chǎn)品相比，可減少缺陷。這些過濾器開發(fā)用于優(yōu)化過濾器各區(qū)段的分級，確保在不同過濾器深度內(nèi)穩(wěn)定加載顆粒。

　　可以看到，頗爾的產(chǎn)品和解決方案能夠應(yīng)用在各類半導(dǎo)體設(shè)備上，滿足各類關(guān)鍵的流體管理需求。

　　孟佳穎表示，隨著工藝的不斷演進(jìn)，其所用到的半導(dǎo)體材料和設(shè)備性能也在不斷提高，過濾器產(chǎn)品必須與之同步發(fā)展，才能適應(yīng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在前瞻性和潔凈度把控上的要求。同時，終端客戶的需求給機(jī)臺廠商提出了更高的挑戰(zhàn)，在半導(dǎo)體設(shè)備不能輕易升級的情況下，過濾器產(chǎn)品成為滿足市場和客戶需求的保障來源。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，頗爾每到2-3年便會對其半導(dǎo)體材料過濾產(chǎn)品進(jìn)行升級，推出與之相適應(yīng)的完整解決方案，并始終致力于開發(fā)更高效、更經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，以滿足各種裝備和相關(guān)應(yīng)用的需要。

　　頗爾，立足中國，服務(wù)中國

　　縱觀全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，經(jīng)歷了由美國向日本、向韓國和中國臺灣地區(qū)及中國大陸的幾輪產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。目前中國大陸正處于新一輪快速崛起的進(jìn)程中，已成為全球最重要的半導(dǎo)體應(yīng)用和消費市場之一。

　　據(jù)統(tǒng)計，2020~2022年國內(nèi)晶圓廠總投資金額約 1500/1400/1200億元，其中內(nèi)資晶圓廠投資金額約1000/1200/1100億元，為國內(nèi)晶圓廠投資額歷史新高，且未來還有新增項目的可能。

　　國內(nèi)晶圓廠投資規(guī)模數(shù)據(jù)及預(yù)測（億元）

　　受益于企業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)展、晶圓廠擴(kuò)張及國產(chǎn)化的穩(wěn)步推進(jìn)，中國半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)將迎來蓬勃發(fā)展。在國產(chǎn)化方面，受限于產(chǎn)業(yè)起步晚、技術(shù)門檻高等問題，海外龍頭壟斷性較高，但當(dāng)前設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程逐漸起航，在政策支持和全球市場格局改善趨勢下，國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備廠商產(chǎn)品線逐步完善，在各自優(yōu)勢環(huán)節(jié)逐漸突破。

　　長期以來，頗爾一直致力于立足中國、服務(wù)中國。為了契合中國半導(dǎo)體發(fā)展趨勢，也為了貼近國內(nèi)本土客戶應(yīng)用需求，頗爾繼續(xù)在中國加大投入力度，設(shè)立研發(fā)中心和生產(chǎn)基地，在中國進(jìn)行生產(chǎn)、制造、研發(fā)，利用中國的供應(yīng)鏈和人才基礎(chǔ)賦能行業(yè)客戶，旨在解決客戶在生產(chǎn)過程中的新需求。

　　孟佳穎指出，隨著中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，頗爾計劃將更多的過濾產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到北京工廠進(jìn)行生產(chǎn)。據(jù)介紹，頗爾微電子業(yè)務(wù)過去5年在中國的年平均增長率超過20%?？梢?，在頗爾為國內(nèi)企業(yè)助力的同時，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成長也為頗爾帶來了新的發(fā)展機(jī)會。

　　同時，作為一個全球化的企業(yè)，頗爾能夠提供給客戶的不僅僅是優(yōu)質(zhì)、可靠的產(chǎn)品，更重要的還有其對于客戶多樣化需求的了解。據(jù)孟佳穎介紹，頗爾微電子半導(dǎo)體設(shè)備團(tuán)隊能夠提供“戰(zhàn)略合作”、“技術(shù)咨詢”、“培訓(xùn)交流”等全方面服務(wù)。

　　·戰(zhàn)略合作：減少雜質(zhì)缺陷，縮短工藝流程研發(fā)時間、過濾納米顆粒雜質(zhì)， 提高成品  率、根據(jù)客戶需求開發(fā)先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)共贏互享。

　　·技術(shù)咨詢：過濾技術(shù)及其運用、納米顆粒及重金屬離子的去除、缺陷的控制及防治等。

　　·培訓(xùn)交流：過濾基礎(chǔ)理論、材料的選擇及兼容、產(chǎn)品技術(shù)運用等。

　　能夠看到，在中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的浪潮中，頗爾正在加大對于本土市場的布局力度，通過豐富的產(chǎn)品組合、優(yōu)異的產(chǎn)品性能以及全面的增值服務(wù)，給中國市場和客戶的快速發(fā)展提供助力，為國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步添磚加瓦。

　　寫在最后

　　深入半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)能夠發(fā)現(xiàn)，藏在半導(dǎo)體細(xì)分領(lǐng)域背后的某些關(guān)鍵技術(shù)正在發(fā)揮著重要的作用。隨著產(chǎn)業(yè)的不斷升級和演進(jìn)，以過濾器為代表的這些鮮被大眾關(guān)注的領(lǐng)域開始逐漸進(jìn)入了人們的視線，愈發(fā)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展中不可忽視的一環(huán)。

　　頗爾作為該領(lǐng)域的重要參與者，默默耕耘數(shù)十載，持續(xù)為行業(yè)貢獻(xiàn)著自身應(yīng)有的實力和價值。相信隨著半導(dǎo)體市場的不斷壯大，以及其深入中國市場的戰(zhàn)略布局，頗爾將迎來更大的發(fā)展機(jī)遇。