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6DP1120-8BA銷售中心郭，下面是近期工控相關熱點事件：自 2015 年以來，中國努力成為半導體市場*的*，中國半導體產(chǎn)業(yè)一直處于上升軌道，目標是晶圓廠產(chǎn)能翻番。
中國的目標是在 2020 年之前，將中國在晶圓廠產(chǎn)能中占據(jù)的份額從 12% 提高到 20%。事實上，為支持“中國制造 2025”這一戰(zhàn)略，中國zui近承諾將加大對制造創(chuàng)新促進型行業(yè)的財政支持，例如物聯(lián)網(wǎng) （IoT）、智能電器和消費電子產(chǎn)品。[1]
目前，中國在消費電子產(chǎn)品市場上占據(jù)了大份額，約80%的智能手機、70%的筆記本電腦/平板電腦和60%的平板電視在國內(nèi)制造。但是，這些產(chǎn)品所采用的大多數(shù)集成電路 （IC） 都是進口的，本地 IC 供應和本地制造需求之間的缺口持續(xù)擴大。這種貿(mào)易失衡被視為影響中國戰(zhàn)略地位的一大關鍵問題，具體體現(xiàn)在經(jīng)濟、地緣安全保護等方面。因此，中國正積極推進構(gòu)建本地半導體生態(tài)系統(tǒng)，包括無晶圓廠的集成器件制造商 （IDMS）、代工廠、半導體和測試 （OSAT）外包供應商，目標是到 2020 年創(chuàng)收 1,430 億美元。中國目前在這一領域的進展表明這一目標并不遙遠，自 2015 年以來，中國在新建半導體制造廠（晶圓廠）方面的增速超過任一半導體市場，目前有 24 個晶圓廠在建，其中 19 個項目來自本土廠商。[2]
來自私募和中國的大量投資紛紛涌入中國半導體市場，流向短期人才招募和*研發(fā)投入。目前，內(nèi)存市場是一大重點領域，因為它沒有*邏輯器件復雜，市場準入門檻不高。因此，相較于三星、臺積、英特爾等邏輯器件制造商，中國半導體制造商給 SK海力士和美光 等公司帶來的挑戰(zhàn)會來的更快。
中國半導體產(chǎn)業(yè)的投資，特別是對內(nèi)存產(chǎn)品的重點投資，意味著需要消耗大量的特殊氣體和化學品。這既提供了巨大的機遇，也帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。本文將闡釋為何要建立一條本地供應鏈，以專注于提供高純度的高質(zhì)量特殊化學品，為什么確保供應可靠性、遵守中國嚴格的安全和環(huán)保要求至關重要。
為什么材料對下一代 IC 器件而言至關重要
新半導體技術(shù)要取得成功，必須達到預期的晶體管性能目標和很高的良率。在過去幾代制程制程中，材料在提高器件性能的作用日益重要，超過了設備和工藝優(yōu)化。隨著 IC 尺寸不斷縮小，制造工藝中所用材料的質(zhì)量和純度將對良率產(chǎn)生直接影響。隨著行業(yè)從 28 nm 向更*制程遷移并引入高 k 電介質(zhì)，這一點將愈加明顯。例如，在物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心應用方面，下一代晶體管將偏重能效、速度和連接性等關鍵要素，而要實現(xiàn)這些目標，新材料對*。
新品速度
半導體制程的發(fā)展帶來了新的機遇，因此需要快速開發(fā)新的解決方案和新的化學品，以解決新出現(xiàn)的問題，或者快速推動制程升級。首先要從供應鏈入手。在中國，供應鏈問題極其復雜，原因如上文所述：安全性、供應可靠性以及如何應對不斷提高的純度要求。
事實證明，要找到一家*符合上述具體標準的供應商具有很大的挑戰(zhàn)性。因此，如果可以找到一家深入了解這些挑戰(zhàn)并與原材料供應商已有合作關系的供應商，會很有幫助。此類供應商不僅需要能夠開發(fā)新的化學品和氣體，并快速用于大批量制造，還需要具備純化或合成材料以達到半導體制造需求的能力。供應商越緊跟晶圓廠技術(shù)升級的步伐，就能越快地采購各種化學品，快速進行純化和組合以達到晶圓廠的規(guī)格要求，并打入供應鏈?；蛘?，他們可能需要進口原材料，然后在中國工廠進行組合。靈活而有實力的供應商能夠快速完成這些工作，從而將為晶圓廠帶來競爭優(yōu)勢。
質(zhì)量/可預測性
半導體制造環(huán)境對高純度的要求*，為追求*制程，半導體產(chǎn)業(yè)對材料純度和穩(wěn)定性提出了更嚴格的要求。在 半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SEMI）推進下，過去幾十年，半導體產(chǎn)業(yè)制定了原材料、元器件、分析方法的有關標準，旨在確保整個行業(yè)都可以穩(wěn)定享用高純度化學品。[3] 大多數(shù)情況下，這些標準比其他行業(yè)對污染控制的要求要嚴格幾個量級，哪怕是制藥行業(yè)（圖 1）。因此，業(yè)界可以根據(jù)這些標準為半導體器件制造選擇合適的使用材料，并通過其提供的測試方法，鑒定化學品是否合格。
下一代半導體制造對污染物的容忍度僅為萬億分之一。雖然特定材料的純度可能在制造商規(guī)定的范圍內(nèi)，但也可能存在無法分析到的未知污染物。這些未知污染物可能導致偏差，干擾機臺設備，擾亂工藝控制，導致制造中斷，并且影響器件良率。
出于這個原因，此外，制造商相信“如果控制了已知雜質(zhì)，必然也已控制未知雜質(zhì)”這一理論，因此進一步收緊了對規(guī)格的要求。但是，要測試這些規(guī)格，所需分析能力也變得更加復雜。（看不到就無法測量。）因此，材料供應商必須超越當前的技術(shù)純度規(guī)格，確保這些材料是可預測和可控的，并確保純度的不穩(wěn)定性非常小。要確保材料供應既符合批量制造的要求又將不穩(wěn)定性降至zui低，挑戰(zhàn)非常大。特別需要注意的是，外購材料時要切記，在化學品運輸?shù)骄A廠的途中，很多環(huán)節(jié)上都可能發(fā)生污染。
這一難題直到近期才在中國引起關注，因為傳統(tǒng)制造占據(jù)了主導地位，對微污染的容忍度較高。但無論是跨國公司，還是中國本土的半導體制造商，都將制造*器件作為他們的目標，這就需要純度非常高的*化學品等等。
內(nèi)存市場在中國和范圍都在持續(xù)擴張，特別是 3D NAND。中國新建了很多晶圓廠，以增加 3D NAND 的產(chǎn)能。云計算帶來了數(shù)據(jù)爆炸，存儲照片庫、音樂和視頻導致個人計算機固態(tài)硬盤的容量日益增大，這些都推動著3D NAND市場的迅猛發(fā)展。特殊化學品在 3D NAND 技術(shù)中扮演了非常重要的角色。例如，隔離 3D NAND 堆疊的不同電介質(zhì)將對 3D NAND 金屬前體提出新的需求。
供應可靠性
中國對半導體制造材料的各項要求非常嚴格。從根本上說，在對的時間獲得對的材料，對于保持晶圓廠正常運營至關重要。誰都不想讓晶圓廠停產(chǎn)。如果某種關鍵的*化學品供應不足，可能導致產(chǎn)值達數(shù)十億美元的工廠停產(chǎn)。在中國，要確保供應可靠性，需牽涉到多個相互關聯(lián)的因素，包括特殊化學氣體和化學品的安全性、法律監(jiān)管問題，以及是否擁有多個*材料和原材料供應源。
由于特殊化學品制造所需的設備成本非常高，因此量少的情況下進口更成本經(jīng)濟。但是，很多化學品不能空中運輸?；瘜W品供應鏈仍由美國、日本和歐洲化學品公司主導。[4] 從這些地區(qū)海運至中國導致供應鏈很長。因此，對于大批量的關鍵化學品和氣體，投資建立本地生產(chǎn)供應鏈可減少物流挑戰(zhàn)，降低成本和供應不確定性。因此，供應商必須在本地運營，好是建立本地制造基地和配送渠道。
安全*
注入氣體、沉積和蝕刻用的特殊化學品以及潔凈品等材料毒性高且易燃。這些材料如發(fā)生泄漏，會導致火災、爆炸和重大人身傷害，給員工、當?shù)厣鐓^(qū)和晶圓廠造成很大的干擾和損害。
據(jù)報道，國內(nèi)工業(yè)化學品基地曾因爆炸遭受嚴重損失，引起了各界對化學品處理的高度關注。[5] [6].為此，中國加強了對進口材料和運輸方法的監(jiān)管，如今只有經(jīng)過認證的供應商才能運輸易揮發(fā)的材料。
為了解決這個問題，有些性材料制造商與當?shù)毓陶归_合作，避免材料通關延遲，確保縮短供應鏈。此外，這些公司還與經(jīng)過認證的當?shù)剡\輸公司合作，將易揮發(fā)性材料從工廠或倉庫運往晶圓廠。那些不僅能夠滿足材料安全性要求，還能證明他們的輸送系統(tǒng)具有良好的過往記錄，并在業(yè)界享有盛譽的供應商將競爭優(yōu)勢。與這些供應商開展合作可以大大減少從海外進口材料可能帶來風險和延遲。
環(huán)境問題
除了安全之外，在中國制造特殊化學品還面臨著一個重大挑戰(zhàn)，那就是近期出臺的環(huán)境法規(guī)嚴控空氣污染。自 2018 年 1 月起，違反污染限制新規(guī)的化學品制造工廠將依據(jù)污染類型、地點和違規(guī)嚴重程度繳稅?？諝馕廴径悶槊课廴井斄?1.2 元至 12 元。[8] 例如，污染企業(yè)每排放 0.95 公斤的氮氧化物或二氧化硫，需繳納 1.2 元和 12 元。[9]
很多化工廠因此停產(chǎn)，嚴重影響了制藥和半導體制造行業(yè)的原材料供應。在需求增長的同時，當?shù)毓虜?shù)量減少，可能導致供應短缺和成本上漲。
材料來源
目前，在中國制造的很多半導體材料來自于工業(yè)化學品生產(chǎn)商，他們必須根據(jù)半導體制造規(guī)格對一部分配方進行純化。這項要求非常嚴格，特別對于缺乏專業(yè)知識的小型公司而言更是如此，而且由于這些產(chǎn)品通常只在他們的產(chǎn)品組合中占據(jù)很小比例，他們中的大多數(shù)會選擇*退出半導體行業(yè)。因此，當?shù)夭牧现圃焐虩o法隨時供應*半導體制造中所需的很多化學品和氣體，從而影響了材料供應可靠性。
有些情況下，原材料的供應工廠可能位于地緣環(huán)境不利的地點。材料供應商不僅要認識到 * 的供應可靠性對確保晶圓廠取得成功至關重要，還必須清除原材料的來源地，并制定供應策略，包括戰(zhàn)略備貨，儲備具有相同特性的貨源，以防由于某些偏差、自然災害或其他潛在的災禍而導致主貨源中斷。
選擇特殊氣體和化學品供應商時，應重點考慮那些針對上述情況進行了相應規(guī)劃、并與原材料供應商保持著*密切關系的材料制造商。
安全運送
離子注入、化學氣相沉積 （CVD）、原子層沉積、外延 （EPI） 和其他半導體制造工藝中所用的很多特殊化學品和氣體劇毒且易燃。雖然這些化學品和氣體本身通常隨時可供，但能否安全高效地將這些材料輸送到機臺也至關重要。
半導體產(chǎn)業(yè)有一系列*的安全標準。SEMI S2 這一重要的化學品輸送標準就規(guī)定了特氣柜或液體輸送系統(tǒng)等設備的zui低安全要求。企業(yè)可將該指導原則納入設備采購規(guī)格，并根據(jù)需求進行增添。此項標準的范圍包括危險警告標簽、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、緊急關閉、火災保護、危險能源隔離、地震防護、環(huán)境考量、排氣通風、化學品、聲壓級別等參數(shù)。
除了運營期間的安全之外，運輸和安裝過程中的安全也至關重要。例如，氣瓶存儲和氣體輸送的方式大不相同。氣體的危害程度越大，越發(fā)需要使用氣瓶來存儲和運輸氣體，以確保晶圓廠內(nèi)部的安全。為了解決這個問題，2009年，美國國家消防協(xié)會 （NFPA）針對在大氣壓以下存儲和/或輸送氣體的氣瓶制定了專門定義，并命名為負壓氣體系統(tǒng) （SAGS） I 和 SAGS II包裝。此后，美國規(guī)范委員會（International Code Council, ICC）將其納入其規(guī)范的第 2703.16 節(jié)，規(guī)定與這些包裝相關的更高安全級別。
SAGS I 包裝用于在大氣壓以下存儲和輸送氣體。通常，氣瓶充滿多孔的吸附劑，讓氣體的特性更類似于固體。SAGS II包裝可在高壓下存儲氣體，但在大氣壓以下輸送氣體。這些包裝在氣瓶內(nèi)部通常配有一個機械裝置，例如一個調(diào)節(jié)器或幾組調(diào)節(jié)器。這兩類包裝的氣瓶出口必須抽取真空，才能取用氣體。
由于 SAGS I 包裝在大氣壓以下存儲和輸送氣體，它們可以大大降低致命泄漏的概率，這與標準高壓氣瓶（即 SAGS II 氣瓶）迥然不同。
由于 SAGS I 和 II包裝可將氣體的輸送壓力降到大氣壓以下，因此可以顯著降低員工面臨的風險，避免暴露在晶圓廠使用的一些高危險性材料下。此外，由于這些系統(tǒng)在大氣壓以下輸送氣體，它們還可以減少氣體輸送途中的腐蝕或泄漏。這不僅提高了安全性，還降低了晶圓廠機臺的停工率，從而節(jié)省成本。
很多安全問題都是氣瓶、液態(tài)前體安瓿、化學品桶等化學品容器安裝或拆卸不當導致的。很多工業(yè)用途的化學品會與大氣發(fā)生反應。若大氣未經(jīng)過適當清潔，這些反應可能導致化學品輸送系統(tǒng)污染和組件損壞，或者在拆卸之后的輸出接頭上殘留毒物，給員工帶來危害。晶圓廠員工必須接受適當培訓，以確保遵守有關規(guī)章制度。
結(jié)論
中國半導體市場正在迅速擴張，對材料的依賴性很大，同時面臨嚴格的安全和環(huán)境法規(guī)，而且缺乏本地供應商，這就導致中國半導體產(chǎn)業(yè)高純度、可預測特殊化學品可靠供應不足，這些化學品包括注入氣體、沉積材料、潔凈品以及化學機械研磨 （CMP）、后 CMP 工藝和蝕刻化學品。
中國半導體產(chǎn)業(yè)需要確保國外的材料供應商充分了解如何應對半導體制造基礎設施建設方面的挑戰(zhàn)。若要成功打入中國市場供應鏈，材料供應商必須了解中國特定的法律法規(guī)和地緣問題，能夠在本地采購原材料，并精通在快速擴張的中國市場開展業(yè)務的細枝末節(jié)。此外，材料供應商還必須了解易揮發(fā)材料相關的安全風險，并且提供安全可靠的密閉和輸送系統(tǒng)。他們還必須提供支持服務，好是現(xiàn)場服務，或者隨時通過會議/網(wǎng)絡互動提供服務。
選擇材料供應商時必須考察的重要標準包括：擁有可靠、可預測的供應鏈，了解風險，提供安全的輸送機制等。另外，要與*制程商展開競爭，材料供應商必須能夠開發(fā)新型化學品和樣品，通過靈活的方式擴大生產(chǎn)，以確保快速交付新產(chǎn)品。
采購前請說明是中國環(huán)保在線看到的商品信息！
