疫情、产能短缺、地缘政治加剧了半导体行业逆全球化趋势,遏制中国发展趋势尖端技术已成为美国的长期政策。在此背景下,仍有两大细分产业保持积极的增长态势,为中国半导体领域的发展带来希望——先进封装可以从现有技术连接点下,进一步提升处理芯片特性,是国内半导体公司突破封锁的重要方式;而新型显示则依托供需市场两方面的优势,给了中国公司第一次引领半导体产业变革的机会。

1.

上海点莘技术致力于为半导体先进封装与新型显示企业制造 AI 量测算法及设备,其创始人、CEO 石维志在半导体行业有着 10 多年从业经历,最早曾就职于一家日本半导体公司,他经历了 LED 产品从贵价到普及的完整产业周期。

离开日本半导体公司后,石维志在国内创办了一家半导体材料代理公司,主营当时正处于高速成长中的国产存储、先进封装以及与新能源汽车相关的半导体材料。在此过程中,石维志和团队发现,随着半导体尺寸的不断缩小、密度提升,缺陷率成倍增加,芯片系统良率也在不断降低。为此,石维志开始了第二次创业,成立了新公司点莘技术,运用人工智能、先进光学、精密机械以及系统工程,为半导体客户提供 2D 与 3D 的微米及亚微米级别尺寸量测与缺陷检测算法及设备。

3D 量测示意图

据了解,检测与量测是半导体加工过程中的两大重要的质量控制环节。其中,检测主要针对于异物缺陷,量测是指对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出的量化描述。

超越摩尔先进封装与半导体新型显示 MicroLED 是点莘提供量测服务的两大领域。

其中,先进封装是超越摩尔定律方向中的一个重要技术趋势,即将单个芯片以更高的密度进行连接,与传统封装相比,提升了芯片产品的集成密度和互联速度,降低了设计门槛,优化了功能搭配的灵活性。其采用的工艺过程与前道晶圆制造原理类似,但尺寸在微米级别。

MicroLED 巨量转移量测示意图

MicroLED 被认为是下一代的显示技术,因具备芯片尺寸小、集成度高和自发光等特点,与 LCD、OLED 相比在亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面有更大的优势。因为单个 MicroLED 显示器上芯片数量高达上百万颗,要保证每一颗芯片都不出现偏差与缺陷并实现量产的难度较大。随着全球科研院所在 MicroLED 巨量转移方面接连取得突破,MicroLED 大规模量产应用已近在咫尺。

2.

今年 3 月,成立刚满一年的点莘完成了数百万元天使轮融资,主要用于开发先进封装 3D 量测与 MicroLED 巨量转移量测产品,目前产品已经基本完善,将于今年 10 月底进入客户的产线。石维志预计,点莘将在今年年底启动 pre-A 轮融资。

量测操作台

目前,点莘服务于国内外领先的半导体先进封装公司,并与行业中创新力较强的新型显示设备厂商合作开发 MicroLED 巨量转移产品。

半导体量测的需求多种多样,但由于企业规模相对有限,点莘短期内仍将聚焦先进封装与 MicroLED 两大领域,并计划延伸产品的广度与深度。比如,在先进封装方面,将产品从 3D 检测扩展至高精度 RDL 及膜后检测,在 MicroLED 领域,点莘的目标是完成巨量转移之外的其他站点的量测。

石维志指出,“量测是工厂数据的重要入口,如果能连接每一站的站点数据,就可以进行工艺的数据挖掘,通过工艺的改善、良率的提升实现智能制造的更大价值。”

安信证券数据显示,2021 年,国内量检测设备市场达 24.7 亿美元,其中量测类占比 34%,约为 64.6 亿元人民币。与占据了全球检测与量测设备市场半壁江山的 KLA、AMAT、日立高新等海外公司相比,国内量检测设备公司的份额较小,但增速较快。

目前,量检测设备的国产化率还很低,石维志认为这背后有其历史成因,符合半导体的产业规律。半导体设备需要配合工艺,国外设备公司是在一种新产品工艺刚开始的时候就配合开发、改进。之前国内半导体客户的工艺多是参考国外工艺,设备也偏向用国外半导体公司用过的设备。提高量检测设备国产化率的难点在于半导体企业对于国产设备的应用意愿并不高,而对于量测设备厂商来说,进入半导体企业产线不仅意味着要做出好产品,还要尽可能压降成本,最终造成其采购的零部件质量低于国外头部企业…… 种种现实原因限制了国内半导体设备特别是前道量测设备的发展。

在先进制程方面,国内的公司暂且无法取代美国头部企业,但其中也留下了一些真空环境,让国内的相关检测公司能够向前发展。目前,全球主要的 MicroLED 芯片公司、最大的制造公司以及智能穿戴设备、高清屏幕、消费电子的主要需求方都在中国,中国的 MicroLED 专利申请数量已经领跑全球。这些要素都使中国公司得以与国外设备公司站在同一起跑线,甚至引领全球产业创新。而点莘更偏向于在这类新的产业机会中,与半导体行业客户一起开发制定产业早期的工艺和设备制程标准。

3.

今年 10 月以来,美国对中国芯片行业连连出手,先是将长江存储等企业添加到 “未经验证清单” 中,接着发布 9 项制裁措施,规定芯片企业需要获得许可证才能向中国出售用在人工智慧、超级电脑的先进芯片产品或技术服务,并要求美国半导体企业的人员停止向中国芯片企业提供服务。

除了对相关上市公司在二级市场的股价和初创企业在一级市场的融资造成重创,上述举措也已经对点莘等国内相关企业的业务发展造成了实质性的影响。

但深度的产业观察让石维志依然对行业长期发展保持乐观,“(愈发严格的芯片禁令)让原先习惯了使用国外设备的半导体公司不得不放弃幻想,转而允许国内的设备厂商对其产品进行验证与改进。” 他认为,在资本市场的恐慌情绪过去之后,这终将有利于整个国内半导体行业的发展。

华经产业研究院数据显示,2021 年我国先进封装市场规模达 399.6 亿元,同比增长 13.7%。 GGII 曾预计,2024 年中国 MicroLED 市场规模将达到 800 亿元。

石维志观察到,作为点莘两类主要客群的先进封装与新型显示领域目前都保持积极的增长态势:其中,先进封装的精度在微米级,与国外技术差距并不明显,同时国内成本较低,需求空间较大,尽管受地缘政治影响,其产业链在过去几年中一直在向国内迁移;新型显示则使中国第一次以引领者而非跟随者的姿态进入国际市场,国内公司在MicroLED行业初始阶段就有机会参与研发,对于整个产业链发展也是绝佳的机会。