Analisi del mercato nazionale ed estero delle apparecchiature per l'incisione

Nel 2018, il mercato globale delle apparecchiature per l'incisione ha raggiunto circa 10 miliardi di dollari USA e, con la riduzione dei nodi di processo dei chip, le fasi di incisione sono ulteriormente aumentate e la domanda di macchine per l'incisione è in crescita. La Cina diventerà il più grande mercato mondiale di apparecchiature per semiconduttori, mentre le apparecchiature per l'incisione, la deposizione, la pulizia e il collaudo hanno raggiunto risultati rivoluzionari a livello nazionale. Rispetto al calo trimestrale del mercato globale dei semiconduttori, il mercato cinese delle apparecchiature per semiconduttori ha mostrato un trend in forte espansione.

L'elevata concentrazione nel settore delle apparecchiature per l'incisione è tale che Pan Forest Semiconductor detiene la metà della quota di mercato di queste macchine. Con il progresso della tecnologia dei semiconduttori, l'aumento del numero di strati di interconnessione dei dispositivi e l'aumento dell'utilizzo di apparecchiature per l'incisione dei supporti, Panglin Semiconductor sfrutta i costi ridotti delle sue apparecchiature e il design relativamente semplice, superando gradualmente TEL e altre aziende nel mercato delle apparecchiature a 65 nm e 45 nm, occupando oltre la metà del mercato globale e diventando leader del settore. Secondo i dati di The Information Network, la quota di mercato di Panglin Semiconductor nel settore delle apparecchiature per l'incisione è gradualmente aumentata dal 2012, passando da circa il 45% nel 2012 a circa il 58% nel 2019, sostituendo principalmente la quota di mercato di Tokyo Electronics Company. La quota di mercato di Tokyo Electron è scesa dal 30% nel 2012 al 18% nel 2019, pur rimanendo al secondo posto. Applied Materials occupa stabilmente il terzo posto, rappresentando circa il 19% del mercato nel 2017. Le prime tre aziende rappresentavano il 94% della quota di mercato totale nel 2017, con un'elevata concentrazione del settore ed evidenti barriere tecniche.

(1)Presentazione di Lam Research e delle sue attrezzature

Con lo sviluppo della miniaturizzazione dei chip, è necessario creare modelli di caratteristiche più complessi e sottili nello sviluppo di circuiti integrati, quindi i materiali dielettrici (isolanti) e metallici (conduttivi) aggiunti durante il processo di deposizione devono essere rimossi selettivamente. La tecnica principale dell'incisione ionica reattiva consiste nel bombardare la superficie del wafer con ioni (particelle cariche) per rimuovere il materiale. Per caratteristiche chiave più piccole, l'incisione a strati atomici è un metodo comune e l'incisione a strati atomici (ALE) può rimuovere diversi strati atomici di materiale. Lam Research produce una gamma di apparecchiature per l'incisione di diversi materiali.

Lam Research è uno dei più antichi produttori di apparecchiature per l'incisione, che aggiorna costantemente le proprie apparecchiature per stare al passo con il ritmo dello sviluppo dei semiconduttori. Come mostrato, l'attività iniziale dell'azienda era la produzione di apparecchiature per l'incisione; la prima macchina per l'incisione, AutoEtch 480, fu introdotta nel 1981, mentre l'apparecchiatura per l'incisione che supporta il processo a 1,5 μm fu sviluppata nel 1982 e l'apparecchiatura per l'incisione che supporta il processo a 0,8 μm fu sviluppata nel 1989. L'azienda sviluppò la prima apparecchiatura per l'incisione a secco ICP nel 1992, la prima apparecchiatura per l'incisione a media frequenza ICP nel 1995, applicabile a chip con processo a 350 nm, e i prodotti della serie 2300 nel 2000, applicabili a processi a 180 nm. La figura mostra rispettivamente lo schema del prodotto Lam Research AutoEtch 690 e lo schema del prodotto Lam Research 2300.

Alla fine del 2014, l'azienda ha aggiunto la funzione ALE alla sua serie Flex di sistemi di incisione di supporti a 350 nm, che può essere applicata principalmente a supporti misti a basso e bassissimo k e a 3DNAND con apertura, scanalatura e contatto ad alto rapporto di aspetto. Il sistema utilizza l'avanzata tecnologia AMMP (Mixed Mode Pulse) dell'azienda. L'elevata selettività della tecnologia AMMP migliora l'effetto di incisione di ALE, consentendo l'utilizzo di film dielettrici ALE, come la silice, nei chip logici di nuova generazione e nelle operazioni di fonderia. Inoltre, anche la serie di prodotti Kiyo dell'azienda dispone della funzione ALE, principalmente per l'incisione di FinFET e three-gate, 3DNAND e dielettrici/gate metallici ad alto k.

L'incisione dielettrica consiste principalmente nell'incidere strutture su materiali isolanti per formare una barriera tra le parti conduttive dei dispositivi a semiconduttore. Per i dispositivi avanzati, queste strutture possono essere molto alte e sottili, coinvolgendo materiali complessi e sensibili. Anche a livello atomico, una leggera deviazione dal profilo delle caratteristiche target può influire negativamente sulle prestazioni elettriche del dispositivo. Per creare con precisione queste strutture complesse, Lam Research offre la famiglia di prodotti Flex®, una tecnologia differenziata e una capacità focalizzata sull'applicazione per applicazioni critiche di corrosione dielettrica, come mostrato in figura.

Uniformità, ripetibilità e sintonizzabilità sono ottenute grazie a un esclusivo design del plasma multifrequenza, di piccolo volume e limitato, mentre la famiglia di prodotti Flex garantisce una generazione continua di plasma, un'incisione continua di dimensioni critiche e una maggiore produttività e resa.

L'incisione dei conduttori viene utilizzata principalmente per formare microstrutture elettricamente attive all'interno di semiconduttori, dove anche piccole modifiche possono creare difetti elettrici che influiscono sulle prestazioni del dispositivo, e nella fabbricazione di circuiti integrati, con lo sviluppo della sfumatura delle dimensioni chiave, tanto che il processo di incisione sta spingendo i confini delle leggi fondamentali della fisica e della chimica. Lam Research ha progettato la famiglia di prodotti Kiyo R (Kiyo R Product Family) per garantire con precisione l'incisione delle dimensioni e dei pattern chiave, garantire le prestazioni elettriche dei dispositivi e migliorare la produttività, come mostrato in figura.

La tecnologia Hydra brevettata da Kiyo nei suoi prodotti migliora la coerenza della dimensione critica (CD) correggendo la variabilità della modalità di input e potenziando la capacità di incisione dello strato atomico tramite plasma. ALE) per ottenere un controllo della variabilità su scala atomica degno di produzione.

Nell'incisione a secco, il processo di incisione al plasma per rimuovere il silicio o altri materiali in profondità nel wafer di silicio è collettivamente denominato "incisione profonda del silicio". Queste incisioni sono utilizzate principalmente in scanalature profonde per l'isolamento dei pixel nei sensori di immagine CMOS, scanalature in dispositivi di potenza e altri dispositivi, TSV e altri dispositivi critici con caratteristiche di elevato rapporto di aspetto. Durante la lavorazione, queste strutture chiave vengono formate principalmente attraverso l'incisione continua di più materiali, ma ogni nuovo materiale cambierà durante il processo di incisione. Per la tecnologia di incisione profonda del silicio, Lam Research ha sviluppato la famiglia di prodotti Syndion R (famiglia di prodotti Syndion R), che offre una rapida commutazione di processo e un controllo della profondità, consentendo di ottenere un controllo di uniformità migliore su diversi wafer di silicio, come mostrato in figura. Grazie alle sue buone caratteristiche di controllo del processo, questa serie di prodotti può essere applicata non solo ai tradizionali processi di corrosione a fase singola, ma ha anche buone prospettive di applicazione nello sviluppo di processi alternati rapidi, che possono garantire il minimo danno e fornire un'accurata uniformità di profondità.

Il processo di incisione del metallo svolge un ruolo chiave nell'unione dei singoli componenti che formano i circuiti integrati, come la formazione di fili e connessioni elettriche. Questi fori possono anche essere utilizzati per forare maschere metalliche rigide le cui caratteristiche modali sono troppo piccole per le maschere convenzionali, consentendo una contrazione continua della dimensione caratteristica. Per realizzare queste fasi critiche di incisione, Lam Research ha introdotto la famiglia di prodotti Versys@Metal, una famiglia di tecnologie che aumenta notevolmente la capacità produttiva dei prodotti. La sua esclusiva struttura simmetrica a cavità può anche controllare in modo indipendente l'uniformità del CD e del profilo del dispositivo, come mostrato in figura.

(2)Applied Materials Company e le sue attrezzature

In qualità di principale fornitore mondiale di apparecchiature e servizi per semiconduttori, Applied Materials vanta una profonda competenza tecnica nel settore delle apparecchiature di incisione, le cui apparecchiature vantano una lunga storia di sviluppo e hanno guidato numerosi progressi tecnologici nel corso della storia. Già nel 1997, l'azienda ha lanciato un dispositivo di incisione DPS per circuiti integrati, Silicon Etch DPSCentura, applicabile al processo di produzione di chip con spessore pari o inferiore a 0,25 μm. Si tratta del sistema di incisione del silicio leader a livello mondiale e di uno dei prodotti di incisione di maggior successo nel settore.

Nel 1999, l'azienda ha introdotto Silicon Etch DPS PlusCentura, utilizzabile per diametri pari o inferiori a 0,1 μm. Nel luglio 2000, l'azienda ha introdotto MetalEtch DPS 300 e Silicon Etch DPS 300, sistemi di incisione da 12 pollici che supportano tutte le applicazioni di incisione dielettrica, del silicio e dei metalli. Le apparecchiature di incisione dei semiconduttori di Applied Materials coprono tutti i settori, dall'incisione del silicio all'incisione dielettrica.

In risposta allo sviluppo tecnologico dell'industria dei semiconduttori, Applied Materials continua a perseguire l'innovazione tecnologica nel campo dell'incisione. Nel 2011, Applied Materials ha lanciato un nuovo sistema di incisione, AppliedCentura® SilviaTM. La velocità di incisione è aumentata del 40%, riducendo il costo di incisione per wafer. Da un punto di vista tecnico, la nuova tecnologia rende il foro passante del wafer più liscio e presenta un aspect ratio più elevato. Il 13 luglio 2015, Applied Materials ha annunciato il sistema di incisione AppliedCen-trisTM Sym3TM, un dispositivo di incisione di nuova generazione con una nuova camera di reazione che consente processi di precisione a livello atomico. Nel giugno 2016, Applied Materials ha compiuto una nuova svolta nella tecnologia di incisione lanciando il sistema Applied Producer®SelectraTM, il primo dispositivo di incisione ALE del settore, che contribuisce a ridurre le dimensioni dei chip logici 3D e dei chip di memoria introducendo nuove funzionalità di ingegneria dei materiali.La figura mostra alcuni prodotti di Applied Materials.

(3)Presentazione dell'azienda e delle attrezzature di Tokyo Electron Ltd.

Tokyo Electron Ltd. Tokyo Electron è un fornitore leader di apparecchiature per semiconduttori in Giappone, specializzato principalmente nella vendita di display a schermo piatto e apparecchiature per semiconduttori. Nel settore delle apparecchiature per la produzione di display a schermo piatto (FPD), la quota di mercato delle apparecchiature per l'incisione ha raggiunto l'83%. Nel 2018, la quota di mercato globale delle apparecchiature per l'incisione di display a schermo piatto ha raggiunto il 71%. Tokyo Electronics si è sempre concentrata sulla ricerca e sviluppo di tecnologie di base e vanta una consolidata esperienza nella ricerca e sviluppo di apparecchiature per l'incisione.

Nel 2001, Tokyo Electron Corporation ha acquisito Supercritical Systems, un'azienda statunitense, e ha acquisito la tecnologia di processo a 100 nm. Nel 2002, è stato introdotto il sistema di incisione al plasma TeliusTM, creando una tecnologia di processo a 70 nm. Nel 2005, l'azienda si è classificata al primo posto nel mercato globale delle vendite di sistemi di incisione al plasma e ha lanciato prodotti con tecnologia di processo a 65 nm e 45 nm. Nel 2006 TeliusTM è stata dotata della più recente camera di incisione. Nel 2010 Tokyo Electronics ha lanciato un nuovo sistema di incisione al plasma CCM ^ {TM ^ J I. In combinazione con TactrasTM RLSATMEtch, questa tecnologia al plasma è una tecnologia rivoluzionaria che consente un'incisione non dannosa, a bassa energia e ad alta densità elettronica. Nel 2011, Tokyo Electronics ha introdotto l'incisione al plasma TactrasTM VigusTM aggiornata, che può essere applicata a prodotti con processo a 20 nm. Nel 2012, lo stabilimento di Tokyo Electronics China Kunshan ha prodotto con successo componenti per incisori al plasma per display a schermo piatto. Nel 2013, Tokyo Electronics ha lanciato il sistema di incisione al plasma ICP per pannelli Gen8, una nuova tecnologia che offre notevoli vantaggi nella produzione di pannelli di grandi dimensioni. Nel 2014, Tokyo Electronics ha introdotto un sistema di incisione a bassa perdita e alto rapporto di selezione per memorie flash 3DNAND e FinFET. Nel 2016, per la produzione di prodotti a schermo piatto ad alta definizione di piccole e medie dimensioni, Tokyo Electronics ha lanciato un nuovo sistema di incisione. Nel 2017, Tokyo Electronics ha prodotto e venduto in serie il sistema di incisione ICP, che è in grado di soddisfare le esigenze del mercato per schermi ad alta risoluzione 4K e 8K, nonché per tablet con schermo di grandi dimensioni.

FOUNTYL TECHNOLOGIES PTE. LTD. ha sede a Singapore e da oltre 10 anni si occupa di ricerca e sviluppo, produzione e servizi tecnici di componenti ceramici di precisione nel settore dei semiconduttori. I nostri prodotti principali sono mandrini in ceramica, effettori terminali in ceramica, pistoni in ceramica e travi quadrate in ceramica e produce vari tipi di ceramiche (ceramiche porose, allumina, zirconia, nitruro di silicio, carburo di silicio, nitruro di alluminio e ceramiche dielettriche per microonde e altre ceramiche avanzate).