先進封裝設備之爭 | 國產劃片機精度世界一流、穩(wěn)定性二流、市占率三流

目前，國產劃片機精度和速度已達到國際一線水平，但在穩(wěn)定性和市場占有率上保持劣勢。國產劃片機國有率為10%，核心部件仍需進口。只有本土半導體設備、零部件廠商崛起，才能真正助力國內半導體產業(yè)實現自主可控。

在集成電路電子元件向精密微型與高度集成方向發(fā)展中，晶圓厚度越來越薄、晶圓尺寸越來越大、芯片之間的線寬、切割槽以及芯片尺寸逐漸微縮，這對劃切技術提出更加苛刻的要求，高穩(wěn)定性、高精度、高效率與智能化成為劃片機的標桿。劃片機作為半導體芯片后道工序的封裝環(huán)節(jié)加工設備之一，用于晶圓的劃片、分割或開槽等微細加工。

晶圓劃片機，或切割機（Dicing Equipment），是一種使用刀片或激光等方式切割晶片的高精度設備。是半導體后道封測中晶圓切割和 WLP 切割環(huán)節(jié)的關鍵設備。切割的質量與效率直接影響到芯片的封裝質量和生產成本。劃片機廣泛用于硅基集成電路、分立器件、光電器件、傳感器等多種半導體產品的劃切工藝，用于汽車半導體的封裝工序。

應用環(huán)節(jié) 圖源：騰盛精密

晶圓劃片主要有刀輪切割和激光切割兩種，刀片切割是使用最廣泛的切割工藝，占市場份額的80%,用在較厚的晶圓（>100微米）切割，具備效率高、成本低、使用壽命長。激光切割屬于非接觸式加工，市場占比約20%，主要適用于切割較薄的晶圓（<100微米），具有高精度、高效率，且可避免對晶體硅表面造成損傷（厚度不到30um的晶圓則使用等離子切割，等離子切割速度快）。Chiplet技術切割芯粒最重要的設備就是激光劃片機。目前國際主流劃片設備的參數標準為：

X軸的直線度，誤差控制在1-3um以內；

Y軸的定位精度≤2μm；

Z軸的重復定位精度1μm，還有測高精度、工作盤精度；

均切割速度為600mm/s，最高達1000mm/s；

工作行程300mm；

切割道寬度20um。

圖示將短脈沖激光聚焦到晶片表面后進行照射。在一個晶圓上，由千百個芯片相連，相鄰留有80um至150um的間隙（street），被劃片機切割成單一的芯片，為下道粘片工序做好準備。隨著芯片尺寸變小，street占用的加工硅晶圓面積會變得不成比例地增大。刀片切割變得非常低效。而激光切割可以處理大小幾乎為0?的street。會有一些浪費，但寬度會大大減小，因此可以增加每個晶圓的裸片數量。圖源：DISCO

國產晶圓劃片機已到達世界一流

長久以來，在全球半導體晶圓切割設備市場主要被日資壟斷，行業(yè)進口依賴度較高。未來半導體綜合各調研機構數據：2021年的半導體晶圓切割設備市場約20億美元（中國市場5億美元），全球市場份額日本DISCO占據了超過70%，東京精密25%，國產化率為5%；2022年的半導體晶圓切割設備市場約17億美元（中國市場5億美元），2022年前三大廠商DISCO、東京精密和光力科技份額占比超過87%，DISCO占有超65%份額，東京精密25%，國有化率為10%。

近幾年，主要國產劃片設備廠商對標日企，通過“中國整合 全球并購”模式迅速導入中高端機型市場，劃片機性能、精度和速度等指標達到國際一流水平，主要的OSAT和IDM廠商陸續(xù)批量導入國產劃片設備。

隨著國產替代加速，逐漸完備的中國半導體產業(yè)鏈將成為必然趨勢，未來半導體預判在2023年用于先進封裝的劃片機/切割機國有率將提升到15%。未來幾年中國新建的12英寸半導體晶圓產能將躋身世界第一，前后道半導體生產設備的需求量接近全世界的30%，這給中國設備廠商帶來了巨大的發(fā)展空間，未來劃片機的國有率將持續(xù)提升。但同時在產業(yè)化進程中依舊面臨四大挑戰(zhàn)：

在實現整機高精度的同時，如何提升穩(wěn)定性保證高效穩(wěn)定的產出；由于工藝差異，如何能快速高效交付以滿足客戶定制需求；在打破外資壟斷市場同時，如何改變本土客戶長期以來對進口設備依賴的使用習慣，并制定個性化的本土化批量導入服務方案，提升國產品牌的知名度和占有率；在提升整機國有率同時，如何在劃片機核心零部件實現國產替代，包括精密封測裝備、空氣主軸、機器視覺系統(tǒng)及自動化控制模塊、精密刀片及耗材、激光器及相關光學元件。

全球兩大劃片機巨頭

晶圓切割機大廠DISCO成立于1937年，以刀片耗材業(yè)務起家，1975年開發(fā)出劃片機，成功進入精密機械設備市場，并逐步成長為全球精密研削切設備龍頭。2007年，公司開發(fā)出可以用激光進行晶圓切割的設備，自此激光切割逐漸發(fā)展起來。自創(chuàng)社以來，向全世界范圍內1000家以上客戶供應產品的迪思科，擁有從產品的研發(fā)、制造、試切試磨實驗到售后服務的系統(tǒng)化支援體系，組成強大的迪思科全球網，中國國內分支機構有11處。

DISCO是晶圓切割機（Dicer）市場全球最大廠商，代表著國際半導體劃片機技術的最高水平，在精度、穩(wěn)定性、市占率方面始終保持領先的優(yōu)勢。激光切割是與刀片切割并重的Kiru技術的支柱，DISCO近年來傾注了巨大的心力，在硅片制造、晶圓制造、芯片封裝等多個環(huán)節(jié)均有應用。在此介紹提高加工速度和切斷復合材料等利用激光特性的加工技術包含利用激光進行藍寶石加工、隱形切割應用技術、DBG＋DAF激光切割、激光全切割加工、Low-k膜開槽加工。應用于芯片切割的隱形切割設備型號是DFL7340（定位精度3μm，重復定位精度2μm）、DFL7341/DFL7362（定位精度3μm，重復定位精度1μm）；適用于DBG＋DAF激光切割、激光全切割加工的設備型號是DFL7160（定位精度3μm，重復定位精度2μm）；適應于Low-k膜開槽加工的DFL7161（定位精度3μm，重復定位精度2μm）；

DFL7161參數?圖源：DISCO

DISCO 2022年銷售額同比增長約10%至約2800億日元，連續(xù)第三個財年創(chuàng)歷史新高，營業(yè)利潤預計接近1100億日元。Disco約占全球70%左右的劃片機市場份額，其來自中國大陸及中國臺灣的營收占比接近50%，劃片刀等耗材占比約28%。

由于電動汽車所需的功率半導體需求持續(xù)增長，帶動部分設備需求強勁，DISCO目前現有工廠產能持續(xù)全開，從2023年起，DISCO計劃在今后10年內將切割/研磨芯片、電子零件材料的制造設備產能一下子提高至現行的約3倍，將興建于廣島縣吳市的新工廠投資800億日圓，視需求動向將分3期工程依序擴增產能。此外，DISCO也計劃在長野事業(yè)所茅野工廠（長野縣茅野市）附近取得建廠用地，計劃在2025年度興建新工廠，主要是應用于電動汽車等用途的功率半導體需求擴大。

由于中國封測廠對DISCO劃片設備需求旺盛，造成訂單積壓嚴重，創(chuàng)十年最高水平，但產能受限，這為國內切割廠商提供了難得的搶單機遇。

東京精密成立于1949年，最初從測量儀器起家，于1970年代開始研發(fā)出晶圓劃片機。最早于1994年以代表處的形式入駐中國市場，伴隨著中國制造業(yè)的迅速發(fā)展、大數據的廣泛應用。

東京精密自1970年開發(fā)了第一臺晶圓切割機A-WD-75A以來，為高精度芯片分割和半導體產業(yè)開始時期的高效率化做出了很大的貢獻。2011年開始量產最先進的半導體生產線中世界最小、速度最快的劃片機AD3000T/S（1000 mm/s）；2012從三菱綜合材料“收購精密刀片業(yè)務”開始制造、開發(fā)和銷售；2017年與Panasonic Factory Solutions Co., Ltd.合作開發(fā)激光開槽裝置。

公司繼承開發(fā)當初的技術的基礎上，開發(fā)了激光切割機ML300EXWH（定位精度2um，直線度1.5μm，重復精度1μm）以及融合了最新的Fluidics、Mechatronics、Energy Conservation技術的AD3000T-PLUS/AD3000T-HC PLUS（定位精度2um，重復精度1μm，最高速度1000mm/s）,正引領新的切割技術。

2023年推出最新的全自動激光切割機AL3000，具備獨特的激光引擎、激光開槽、切割、同時實現高品質和高效率加工;與Panasonic共同開發(fā)的等離子切割工藝，推出等離子切割機APX300-DM。

激光切割機ML300EXWH 圖源：ACCRETECH

目前，ACCRETECH在中國設立13家辦事處、2家展示中心，1家組裝廠和1家精密實驗室。為了滿足廣大客戶的需求，近期公司還設立了研發(fā)部，為實現測量及半導體設備更高端的一體自動化功能而添磚加瓦。

劃片機國產隊列

光力科技是本土刀片劃片機的引領者。公司在切割劃片設備、刀片耗材、核心零部件具有深厚的技術積累和產品布局。先后在半導體劃片機業(yè)務板塊通過三次海外并購且順利整合，快速成長為全球排名第三的半導體切割劃片設備供應商。先后收購半導體劃片機發(fā)明者的英國LP、核心零部件氣浮主軸業(yè)內領先者LP，控股全球第三大劃片機公司以色列ADT公司，并通過人員、技術、專利等方面的順利整合，研制本土化的主流機型——全自動雙軸 12 寸全自動劃片機ADT -8230（定位精度3μm，重復定位1μm，），半自動雙軸晶圓切割劃片機ADT-6230、半自動單軸切割機ADT-610等系列產品，公司切割劃片機性能處于國際一流水平，公司客戶覆蓋面較廣，主要客戶為OSAT和IDM廠商。

ADT -8230參數 圖源：光力科技

公司已與日月光、長電科技、通富微電、華天科技、嘉盛半導體等國內外封測頭部企業(yè)建立了穩(wěn)定的合作關系。公司在鄭州航空港建設劃片機產業(yè)基地一期，預計2023年底國內半導體切割劃片機可以達到年產500臺的生產能力。

在激光劃片部署方面，公司表示子公司以色列ADT在幾年前已開發(fā)并銷售了激光晶圓表面處理設備，在客戶產線成功應用，國產化激光劃片機也在按計劃研發(fā)。

和研科技是一家專業(yè)從事半導體精密劃切設備研發(fā)、生產、銷售及服務的國家高新技術企業(yè)，主營6~12英寸DS系列精密劃片機（DS26092009100830820623616等型號）、JS系列全自動切割分選一體機等半導體專用精密切割設備。

DS9260全自動劃片機兼容主流8、12寸圓形晶圓，多片方形封裝基板等加工規(guī)格，在市場上成功打破了12英寸晶圓劃片設備的國外壟斷，成為國內第一家在晶圓劃片切割領域大批量量產使用的劃片機品牌，實現了國產化替代。

DS9260劃片機參數??圖源：和研科技

2022年推出全自切割分選一體機JS2800，為國內首款完全自主設計研發(fā)的JIGSAW產品。面對集成電路行業(yè)中QFN，BGA，LGA等主流產品精密切割，可以極大提高加工效率和自動化程度。與之匹配的KIT組件目前已在和研科技蘇州公司順利投產，在長電等封測成功量產。

2022年完成B輪融資，融資款將主要用于高端全自動系列產品研發(fā)、12英寸精密劃片機產能釋放及蘇州子公司新產品項目建設，并企業(yè)計劃投資3.15億，擬建設占地95畝的半導體精密設備生產基地項目。2023年獲得國家集成電路產業(yè)投資基金二期股份有限公司投資。并推出全新HG系列磨片設備、升級迭代JS、DS系列劃片設備面向市場。

京創(chuàng)先進是一家半導體精密切割設備廠商，專注于半導體材料精密切磨領域，精密劃片機、激光劃切機是其核心業(yè)務之一。京創(chuàng)先進團隊通過三維模擬仿真設計技術、高精度機臺的精密加工及熱處理技術、多維運動控制聯動優(yōu)化技術、幾何誤差軟件算法補償技術等多項核心技術，確保整機高精度的長期保持和可靠性。

JDV-9230 JIG SAW參數 圖源：京創(chuàng)先進

京創(chuàng)先進率先實現12英寸全自動精密劃片機產業(yè)化的自主創(chuàng)新，產品線已拓展至JIG SAW設備、減薄設備以及其他先進制程等多個半導體專業(yè)設備領域，量產了JDV-9230 JIG SAW、ARP9100 Panel Saw、AR3000、AR6000、AR7000、AR7200、AR8000、AR8200、AR9000系列6-12英寸系列，廣泛應用在半導體集成電路、GPP/LED氮化鎵等芯片、分立器件、LED封裝、光通訊器件、聲表器件、MEMS等芯片劃切生產中。

2023年3月完成數億元B+輪融資。本輪融資將主要助力新技術攻關、新產品研制、全自動產品產能擴充，及市場推廣和品牌建設

大族激光作為中國工業(yè)激光設備制造的開拓者，憑借先進的激光加工技術整合與應用，致力為高端芯片制造提供專業(yè)的加工方案和技術支持服務。在晶圓切割設備領域有全自動晶圓激光開槽設備DSI-S-GV5232（600mm/s，加工精度≤±3μm），碳化硅晶圓改質切割設備設備DSI-S-TC9310（加工速度400-1000mm/s，加工精度±1μm，重復定位精度1μm），適用于SiC，GaN，LT，LN等晶圓改質切割。

DSI-S-TC9310參數 圖源：大族激光

邁為股份泛半導體領域高端裝備制造商，目前在半導體裝備領域，公司憑借在激光技術在光伏領域的積累，已率先實現了半導體晶圓激光開槽、激光改質切割等裝備的國產化，并聚焦半導體泛切割。激光改質切割設備MX-SSD2C（切割速度可達1000mm/s），配備高精度的晶圓表面高度追蹤及補償系統(tǒng)，保證晶圓加工的穩(wěn)定性，適用于硅晶圓如 MEMS， RFID 等產品的激光改質切割；激光開槽設備MX-SLG1C ，適用于Low-K/CMOS等半導體晶圓表面刻線開槽（開槽深度≥10μm，切割速度可達1000mm/s）

MX-SSD2C參數 圖源：邁為股份

博捷芯為博杰股份控股子公司，通過收購陸芯半導體，升級為一家專業(yè)從事半導體材料劃片設備及配件耗材的研發(fā)、生產、銷售于一體的高新技術企業(yè)。成功研制出兼容12、8、6英寸自動精密劃片設備，建設并完善了該設備的標準產業(yè)化生產線，目前已成功研制并量產BJX3252 6、BJX3352、BJX3356、BJX63661精密劃片機，設備性能均超國際標準（直線度1.5μm。定位精度可達2um，最大速度600mm/s）。可用于光通訊等行業(yè)IC、QFN封裝、DFN封裝、BGA封裝、LED基板、光學光電。

BJX6366型12寸雙軸精密劃片機 圖源：博捷芯

達仕科技是專注于晶圓及封測領域的高端設備供應商，擁有第三代激光劃片機，主要包含無縫切割、激光開槽、激光隱形切割三類設備。無縫激光采用達仕專利光源技術，速度是傳統(tǒng)刀片的5倍，切割道小于5um，大幅降低切割道尺寸；激光開槽采用皮秒光源及最新SLM多焦點技術，可完成20-120um的開槽，開槽深度可做到20um以上，熱影響區(qū)控制在2um以內，槽底平整度小于1um。激光隱切采用紅外光源SLM多焦點技術 RTF實時焦點跟隨技術。產品型號有DRT505FX，可實現對碳化硅、晶圓、光學玻璃、氮化鎵的高效率精密切割。

作為一家跨國公司，達仕科擁有全方位一站式營銷和服務網絡，遍及中國大陸及中國臺灣、德國、美國、新加坡、馬來西亞等地。其激光劃片設備是長電等封測大廠最為廣泛采購的設備之一。

北京中電科是以集成電路封裝裝備為主的科研生產骨干單位，公司有全自動劃片機HP-1221/1201/808/6103/6100系列，激光劃片機JHQ-410系列。十余年來，公司累計為國內外客戶提供劃片機等設備1000多臺(套)，為我國集成電路產業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻。

JHQ-410系列?圖源：中電科

騰盛精密擁有半導體封測晶圓劃片、成品切割/分選方案，定位精度≤03μm@310 mm，重復定位精度：1μmm，產品型號有ADS1010/1220/1210//2100/3200主要應用于圓、QFN、BGA、MEMS、SIP、PCB、EMC導線架、玻璃、陶瓷。

鎂伽是半導體領域制造和測試裝備的創(chuàng)新者，擁有眾多成熟可靠的產品和解決方案。晶圓切割設備Y軸定位精度0.003mm/305mmZ軸重復精度0.001mm，代表型號有全自動雙主軸晶圓切割機MRS-DT260。擁有sic激光切割機，攜帶FDC自動焦點跟隨系統(tǒng)，實時調整切割位置，精度高，可兼容±15um片厚誤差。

艾凱瑞斯目前的核心產品為半導體劃片機及劃切整體解決方案，掌握了超精密磨床設計、超精密氣浮主軸技術、超精密檢測技術、超精密運動控制技術、金剛石砂輪技術等。主要應用于半導體晶圓切割，主要設備有SD1222/612A/1212A/1222A,可實現定位2um,重復定位1μm，切割速度可達800mm/s。

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