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中美之間在半導(dǎo)體領(lǐng)域的較量已進(jìn)入白熱化狀態(tài)。為防止中國取得競爭優(yōu)勢，近兩年，美國頻頻祭出各種新招來遏制中國。

始于2018年的中美貿(mào)易戰(zhàn)，凸顯出中國半導(dǎo)體設(shè)備的短板，而華為被斷供后，更是讓半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化上升到國家戰(zhàn)略層面。但當(dāng)所有人都把眼光投向光刻機(jī)、晶圓廠等半導(dǎo)體前段核心設(shè)備和材料的時候，卻無意間忽視了半導(dǎo)體封裝這一后段核心領(lǐng)域的危機(jī)。

 

封裝設(shè)備必須國產(chǎn)化

 

事實上，我國半導(dǎo)體設(shè)備被“卡脖子”的不僅僅在于光刻機(jī)等晶圓制程設(shè)備上，在半導(dǎo)體封裝設(shè)備領(lǐng)域，同樣也面臨著被國外企業(yè)壟斷，且國產(chǎn)化進(jìn)程令人心憂的狀態(tài)。

 

根據(jù)中國國際招標(biāo)網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，封測設(shè)備國產(chǎn)化率整體上不超過5%，個別封測產(chǎn)線國產(chǎn)化率僅為1%，大幅低于制程設(shè)備整體上10%-15%的國產(chǎn)化率。尤其是在封裝最核心的幾個設(shè)備，IC級的固晶機(jī)，焊線機(jī)，磨片機(jī)國產(chǎn)化率接近為零。 

                                              

 

另一方面，中國已成為封裝大國，2019年中國封裝產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過7000億元，全球前十大封測企業(yè)有三家在中國。中國封裝產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院綜合多種因素分析，我國集成電路封裝市場將持續(xù)維持較快的增長，預(yù)計到2026年，市場份額將突破4000億元，2020-2026年間年均復(fù)合增長率將達(dá)到10%左右。

 

 

同時，隨著芯片制程達(dá)到物理極限，摩爾定律開始失效，光刻工藝進(jìn)展緩慢，半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步將逐漸把重心從前段移至后段的封裝領(lǐng)域，各種先進(jìn)封裝制程，高精密封裝制程應(yīng)運(yùn)而生，可以預(yù)期封裝將會是未來半導(dǎo)體領(lǐng)域競爭的重心。

 

然而，對中國封裝產(chǎn)業(yè)來說，“大而不強(qiáng)”不僅是一種尷尬，更是懸在中國IC產(chǎn)業(yè)的又一把達(dá)摩克利斯之劍。

 

據(jù)統(tǒng)計，各類封裝設(shè)備幾乎全部被進(jìn)口品牌壟斷。國內(nèi)固晶機(jī)主要被ASM Pacific、Besi、日本FASFORD和富士機(jī)械壟斷，焊線機(jī)設(shè)備主要來自美國K&S、ASM Pacific、日本新川等外資品牌；劃片切割/研磨設(shè)備則主要被DISCO、東京精密等壟斷。對此，普萊信智能董事長田興銀談到：“一旦整個國際形勢發(fā)生變化，外資公司受到美方的壓迫威脅而對中國封裝產(chǎn)業(yè)進(jìn)行設(shè)備斷供，整個封裝產(chǎn)業(yè)鏈將會面臨崩潰，美國對華為的制裁已經(jīng)充分展示了這種風(fēng)險，因此，封裝設(shè)備的國產(chǎn)化是唯一解決之道?！?/span>

 

國產(chǎn)設(shè)備亟需突破技術(shù)瓶頸

 

然而，實現(xiàn)封裝設(shè)備的國產(chǎn)化并非易事，首要一步就要跨越技術(shù)上的“萬里長征”。

 

縱觀后段的封裝核心設(shè)備，難度最高的是固晶機(jī)、焊線機(jī)和磨片機(jī)。這些設(shè)備的共性都是需要高速高精的運(yùn)動控制，電機(jī)和機(jī)械，對控制、算法、機(jī)械設(shè)計及工藝的要求極高，國內(nèi)在過去十年，在高速高精的運(yùn)動控制、直線電機(jī)及驅(qū)動等領(lǐng)域，無論是數(shù)控機(jī)床還是半導(dǎo)體設(shè)備，一直投入不足，人才斷檔，整個產(chǎn)業(yè)處于停滯狀態(tài)。究其原因，據(jù)田興銀分析，這主要是在中美貿(mào)易戰(zhàn)之前，半導(dǎo)體行業(yè)和機(jī)床行業(yè)普遍存在的“造不如賣”的概念導(dǎo)致。

 

要想突破這些裝備，必須先突破底層核心技術(shù)。以國際龍頭封裝設(shè)備企業(yè)ASM Pacific為例，其構(gòu)建了包括運(yùn)動控制、伺服驅(qū)動、直線電機(jī)和視覺系統(tǒng)的整個底層核心技術(shù)平臺，在核心技術(shù)平臺的基礎(chǔ)上開發(fā)了固晶、焊線、先進(jìn)封裝等全系列的設(shè)備。

 

然而，國內(nèi)設(shè)備廠家長期以來奉行的拿來主義，希望第三方的底層技術(shù)來構(gòu)建自己的產(chǎn)品，但在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，缺乏獨立的核心部件提供商，導(dǎo)致國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備一直很難突破技術(shù)瓶頸，只能在低端徘徊。

 

以封裝中最核心的Die Bonder(固晶機(jī))為例，固晶機(jī)是一種高速高精的光機(jī)電一體化的設(shè)備，廣泛用于任何的封裝形式，無論先進(jìn)封裝，還是傳統(tǒng)IC封裝、高精度封裝和LED，都有die bond工藝，而不同領(lǐng)域?qū)叹C(jī)的技術(shù)要求不同，LED因為位置精度要求低，基本沒有角度精度要求，廣泛采用低成本的擺臂式方案，這類機(jī)器相對技術(shù)難度低，國產(chǎn)化做得比較好，但是IC級的高速固晶機(jī)，光通信傳感器用的高精度固晶機(jī)還是被進(jìn)口設(shè)備壟斷。

 

因此，田興銀認(rèn)為：“要突破核心半導(dǎo)體設(shè)備，必須突破核心部件，在整機(jī)領(lǐng)域，充分發(fā)揮自主創(chuàng)新，實現(xiàn)彎道超車是中國半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)展的必由之路?！?/span>

 

切換思路，生機(jī)乍現(xiàn)

 

為了全面發(fā)展中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，減少或縮短技術(shù)短板，國家也大力投入并制定了一系列優(yōu)惠政策，支持半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展。公開數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)每年半導(dǎo)體設(shè)備投資額超過500億美元，其中IC封測后端設(shè)備占比25%。在IC封裝測試中，需要用到諸如減薄機(jī)、劃片機(jī)、固晶機(jī)、焊線機(jī)等設(shè)備。其中，固晶機(jī)等核心設(shè)備長期被ASM Pacific、歐洲BESI、日本日立等公司壟斷。

 

就固晶機(jī)而言，國內(nèi)廠商如何才能在國外高度壟斷且技術(shù)較為成熟的情況下找到一線生機(jī)？古語有云：“窮則變，變則通，通則久。”在困境中學(xué)會變通，適時切換思路或許才有新的突破和機(jī)會。為此，國內(nèi)高端半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)普萊信智能挑戰(zhàn)了一種新的技術(shù)可能。

 

據(jù)集微網(wǎng)了解，普萊信打破傳統(tǒng)設(shè)備廠商思路，通過構(gòu)建包括運(yùn)動控制器、伺服驅(qū)動、直線電機(jī)和視覺系統(tǒng)的底層技術(shù)平臺，并結(jié)合封裝工藝，進(jìn)行IC級固晶機(jī)的研發(fā)。

 

此種思路得到了業(yè)界的肯定，現(xiàn)在普萊信智能的8吋和12吋直線式的固晶機(jī)已經(jīng)規(guī)?；牧慨a(chǎn)，并進(jìn)入了主流的封裝企業(yè)，覆蓋了QFN、DFN、SIP和MEMS等多種相對技術(shù)要求較高的封裝形式，正在向先進(jìn)封裝領(lǐng)域邁進(jìn)。普萊信的貼裝精度達(dá)到3微米的高精度固晶機(jī)，被光通信行業(yè)廣泛采用。普萊信的倒裝刺晶方式的XBonder是國內(nèi)最領(lǐng)先的MiniLED巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備。

 

 

在亟需提升封裝設(shè)備國產(chǎn)化率的當(dāng)下，普萊信的成功，不僅是實現(xiàn)封裝設(shè)備國產(chǎn)化的重要一步，同時也讓封裝設(shè)備廠商看到了希望的曙光。集微網(wǎng)在對田興銀的深入采訪中，探討了普萊信可借鑒的發(fā)展思路。田興銀提到，普萊信主要有三大發(fā)展思路：

 

一、持續(xù)專注的研發(fā)投入，掌握核心技術(shù)。普萊信認(rèn)為，國產(chǎn)固晶設(shè)備廠家的短板在于國內(nèi)對適用于半導(dǎo)體設(shè)備的高速高精運(yùn)動平臺、力控技術(shù)和IC工藝?yán)斫獾娜笔?。為解決上述難題，在過去四年中，普萊信通過收購、自研和合作開發(fā)，完成了包括運(yùn)動控制器、直線電機(jī)、伺服驅(qū)動和視覺系統(tǒng)在內(nèi)的整個底層技術(shù)平臺，運(yùn)動控制精度可以控制在亞微米級的水平，力控系統(tǒng)可以將力控制在最小20克，正負(fù)誤差不超過5克，解決了VCSEL芯片高精度封裝最難解決的問題。

 

二、“跟隨+創(chuàng)新”的產(chǎn)品戰(zhàn)略，實現(xiàn)彎道超車。普萊信采用了“跟隨+創(chuàng)新”雙路線。在傳統(tǒng)的封裝領(lǐng)域，普萊信采用的是跟隨戰(zhàn)略。同時，田興銀也指出：“對于創(chuàng)業(yè)公司來說，跟隨永遠(yuǎn)無法超越，必須要有革命性的產(chǎn)品?！贬槍π滦惋@示領(lǐng)域，普萊信在開發(fā)的XBonder，采用全新的倒裝刺晶方式，相對傳統(tǒng)Pick&Place的固晶系統(tǒng)，可以解決芯片尺寸在150微米以下的產(chǎn)品的高速轉(zhuǎn)移，成為決定MiniLED產(chǎn)品能否量產(chǎn)的核心關(guān)鍵。

 

三、以客戶為中心，需求驅(qū)動和服務(wù)至上的市場體系。普萊信還解決了封裝核心設(shè)備定制化需求難以滿足、服務(wù)價格偏高等服務(wù)痛點，堅持以客戶為中心的市場戰(zhàn)略，為其市場的成功打下堅實基礎(chǔ)。隨著產(chǎn)品開發(fā)和市場的成功，普萊信在資本市場也獲得巨大支持，持續(xù)獲得中國最頂尖的風(fēng)險投資機(jī)構(gòu)鼎暉、光速、云啟、元禾等的多輪數(shù)億投資。

 

無疑，普萊信在IC級固晶機(jī)、高精度固晶級和巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備上的突破，為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化走出了一條生機(jī)之路——國產(chǎn)替代要以掌握核心技術(shù)為基礎(chǔ)，同時在產(chǎn)品布局和市場服務(wù)兩個領(lǐng)域進(jìn)行突破。

 

結(jié)語：中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)加速超車，無論是芯片設(shè)計，還是前、后段設(shè)備和材料，都必須堅持走國產(chǎn)替代的道路。這注定是一條注定漫長，艱辛而孤獨之路，但這又是一條不得不全力以赴的路。



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