产业观察
 
于燮康:我国封测装备在科技重大专项支持下取得质的突破
 2017-4-1
 

目前我国已形成集成电路设计、晶圆制造和封装测试三业并举的发展格局,封测产业链的技术含量越来越高,在集成电路产品成本中占比也日益增加。业内领先企业长电科技、华天科技、通富微电、晶方科技等的技术水平已和海外基本同步,如晶圆级封装、重布线技术、高密度凸点等。其中,2015年长电科技、华天科技已跻身集成电路封测业世界排名前十位。晶方科技已经成为CIS影像传感封装全球规模最大企业,我国内资封测企业凭借其自身的技术优势和国家重大科技专项的支持,逐步接近甚至部分超越了国际先进水平。

 

而这些成绩的取得,与国家科技重大专项通过“关键封测设备、材料应用工程”“ 通讯与多媒体芯片封装测试设备与材料应用工程” “12英寸硅通孔工艺国产集成电路制造关键设备与材料量产应用工程”三期项目的实施是分不开的,尤其是长电先进在业内率先提供验证平台并启用专项研发装备。据初步统计,长电科技、华天科技、通富微电的先进封装专用装备中60%以上实现了国产化,更为值得可喜的是晶方科技大批量采用国产装备建成全球首座12英寸3D TSV晶圆级封装生产线, 月产能超2万片,该项目采购国产设备264台/套,国产化率达80%,实现销售超20亿元。通过重大科技专项关键设备与材料量产应用工程项目的实施,基本实现了QFN/LQFP、SiP、CSP、WLP 、12寸TSV等高密度封装、圆片级封装等高端封装成套设备和系列材料的国产化,封测装备的自主突破与国产化为保障我国集成电路封测产业的自主可控、保障国家信息安全发挥了重要作用,彻底摆脱了先进封装装备长期依赖进口,受制于人的被动局面。充分标明了我国集成电路先进封装装备取得了质的突破。

 

封测装备材料国产化意义重大

 

集成电路装备是集成电路产业发展的基础和支撑,是集成电路产业核心竞争力的关键因素,发达国家通常采用限制装备出口的方式保持其集成电路产业的竞争优势,而我国的集成电路装备产业无论在生产规模、研发水平以及投资强度等方面都与发达国家存在着较大的差距。国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”的实施是提升我国集成电路制造装备自主创新能力的重要举措。尽管封装测试业产值多年来始终占据着我国集成电路产业近半壁江山,而封测制造所需要的装备及材料却长期依赖进口,因此,封测装备国产化对我国集成电路产业尤其具有重要意义。成功探索专项产业链联合攻关和提供验证的创新模式,运用“上家考核下家、系统考核部件、应用考核技术、市场考核产品”的考核机制,保证了项目的完成质量;通过项目实施,国内封测骨干企业长电科技、通富微电、华天科技、晶方科技、以及深南电路的基板等均建立了先进封装关键设备、材料实施验证的考核平台;并主动与设备、材料研发单位进行技术沟通,使其少走弯路,缩短设备、材料的研发及量产周期, 使设备、材料业快速得到提升与发展,具备了高密度封装、圆片级封装等高端封装成套设备和系列材料生产能力,部分已与国际品牌设备和材料企业同台竞争,提升了国内封测行业的整体竞争力,同时为后续的设备、材料产业升级和开发打下了坚实基础。

 

一是国产主要关键封测装备实现从无到有的突破。随着集成电路产业的发展,推动着芯片封装技术向更高密度、更高性能发展,基于凸点工艺的先进封装技术渐成主流,传统的接近/接触式光刻机已不能满足需求。在先进封装领域,先进封装光刻机是关键设备。为了改变先进封装光刻机完全依赖进口的局面,上海微电子装备有限公司在国家科技重大专项的支持下,于2010年成功开发出了用于倒装焊凸点制备的先进封装光刻机。该光刻机具有“大视场、大焦深、高套刻精度、边缘曝光”等技术特点,可满足8英寸及12英寸硅片封装工艺新要求。这一技术已申请了国家发明专利74项,获国家发明专利授权22项,申请国际发明专利3项。在半年多的试运行期间,长电科技利用该设备成功完成第一批8英寸“重新布线及凸点工艺”产品的多层光刻生产任务。国产封装光刻机能实现零的突破,标志着我国高端封装关键设备创新取得突破,对提升我国集成电路封装制造的自主创新能力具有重要意义。

 

二是改变了关键封测设备国外企业一统天下的局面,提升了我国封装领域的本地化配套能力。封测应用工程项目的实施,使研制设备价格比进口设备低20%至30%,迫使进口设备出现了降价的趋势;也带动了我国高端封测装备制造产业的发展,促进了产业结构调整,提升了我国封测产业链的核心竞争力,形成了装备、材料、工艺的配套能力和较完整的产业链。如,刻蚀机、PVD、匀胶机、光刻机、PECVD、清洗机等已成功地应用于TSV封装等先进封装领域,极大提升了我国封装领域的本地化配套能力,促进了封装产业的发展。此外,个别装备研发单位也实现了商业化订单,国内生产厂商较快地参与了国际竞争。如,北京中电科公司与俄罗斯某客户正式签订全自动引线键合机销售合同,这意味着国产集成电路后封装工艺关键设备不但打破了国外设备在国内市场上的垄断,并走出了国门,打开了国际市场;晶圆减薄设备已进入了国内一流的集成电路后封装生产线,打破了美、日、德等发达国家在后封装减薄领域的垄断格局。

 

三是在国家科技重大专项的支持下,国家集成电路封测产业链技术创新战略联盟组织“大兵团作战”,企业真正成为自主创新的主体,从而可以降低单个企业研发成本,分担研发风险;资源互补,共同完成创新;缩短研发周期,积淀创新资源,以便企业打造出更持久、更独特的核心竞争力。通过产学研成员之间的优势互补和协同创新形成了一种长效稳定的利益共同体,有利于突破产业发展的关键技术,有利于构建共性技术平台,凝聚和培养创新人才,加速技术推广应用和产业化。

 

“十一五”、“十二五”封测设备、材料应用工程项目取得较好成效

 

“十一五”“关键封测设备、材料应用工程项目”通过三年的努力,已于2012年12月16日顺利通过验收。该项目在专项各级领导的关心下,通过成立集成电路封测产业链技术创新战略联盟,积极围绕“以市场带动研发、以成果推动产业”为主线开展试点工作,项目由26家单位联合承担,共计39个设备和材料研发课题。项目实施至正式验收阶段,已累计设备销售118台套,金额达46494万元,材料销售金额达2438万元。项目形成了一些自主知识产权的核心技术和产品,申请专利261项,其中发明专利119项。部分设备及材料实现了进口替代,达到国内领先水平,有的设备已进入国际市场, 如北京华峰的模拟器件测试系统、上海新阳的高速自动电镀线、深圳格兰达和大族激光的激光打标机,大连佳峰的全自动装片机等。

 

2016年,以“创新驱动发展、科技引领未来”为主题的国家“十二五”科技创新成就展在北京展览馆隆重举办,《极大规模集成电路制造装备及成套工艺》专项取得的一系列创新成果集体亮相展览,得到了习总书记等党和国家领导人的高度关注。国家集成电路封测产业链技术创新战略联盟成员单位长电科技、通富微电、华天科技、晶方科技、中车南车、华进半导体、深南电路、兴森快捷、丹邦科技、宁波康强、江苏中鹏、北京达博、安集微电子、有研忆金等企业在本次展会上展示了承担专项项目所取得的成就,展示了封测产业链产学研用创新模式取得新的突破。可以说,我国集成电路封测产业链基本形成体系,整体技术水平与国际先进水平同步,各有所长。

 

(来源:电子工业专用装备)