后摩尔时代，如何保障芯片制造高良率？_后摩尔时代芯片材料技术

近日，世界半导体贸易统计组织（WSTS）发布消息称，继2021年取得26.2%的强劲增长后，预计2022年全球半导体市场增速放缓至4.4%，达到5800亿美元。

WSTS预测，随着通胀上升和终端市场需求减弱，尤其是那些受到消费支出影响的半导体市场，增长预期将降低，存储半导体市场规模也将大幅减少。2023年半导体市场规模预计将同比减少4.1%至5565亿美元。

与之前的预期（同比增长4.6%）相比，转为时隔4年出现负增长。更早之前，WSTS预测今年半导体市场增长16.3%，明年增长5.1%。很显然，半导体市场的萎缩进一步超出了预期。

今年以来，半导体行业的外部环境和内部条件都发生了深刻变化。一方面，全球宏观经济进入总量增速放缓的周期，在新冠疫情、通货膨胀、地缘政治冲突等因素的影响下，全球经济增长面临较大压力，消费动力不足；另一方面，半导体市场逐渐进入下行行业周期，过去几个季度的加速消费，以及制造环节产能扩充达到一定程度之后，行业进入了整体供需逐渐平衡阶段，部分环节进入去库存阶段。在内外双重因素的叠加影响下，全球半导体市场不可避免地出现下滑。

面对市场的周期性变化与增长动力的转换，半导体产业正在从过去几年的高歌猛进进入理性调整阶段。

其实，从另一个角度来看，全球半导体产业的景气转折之年，也是产业的调整蓄势之年。面向短期的市场波动与供应需求的结构性分化，头部企业一边优化产品组合，一边面向更长的产业周期推进产能布局。

SEMI全球副总裁、中国区总裁居龙表示，尽管面临挑战和不确定因素，但在各种智能应用创新驱动下，半导体产业仍将持续成长，长期预测在2030年将实现一万亿美元的销售额。

可见，半导体产业仍是长期发展的结构性主线。全球各地区都在推出振兴半导体产业供应链发展的政策，启动新一轮全球供应链重整，进一步体现了半导体产业战略性的价值。

过滤器重要性愈发凸显

与此同时，产业链各环节的创新步调并未放缓。

随着芯片制造工艺不断演进，线宽越来越窄，对其所用到的半导体材料和设备性能也在不断提高，制造商面临着诸多新挑战，如晶圆不平整或杂质等瑕疵都将大大影响芯片生产良率。

不难理解，芯片作为当前最精密的工业产品，其生产过程对于杂质污染极其敏感，尤其是纳米级的工艺制程，混入衬底的几颗离子就能影响掺杂，改变芯片的电学特性，降低芯片的生产良率。

因此，半导体企业对生产环境以及机台上所需材料的洁净程度都提出了极高的要求。晶圆厂必须导入效能更强的过滤、纯化产品，才能确保半导体晶圆不受污染，提升生产良率。其中，过滤器产品成为满足市场和客户需求的保障来源。过滤器可将污染物降至最低，避免芯片受到影响，确保机台以峰值效率进行工作。

伴随产业的不断升级和演进，以过滤器为代表的这类鲜被关注的领域开始逐渐进入人们的视线，愈发成为产业发展中不可忽视的一环。

颇尔引领市场不断突破

作为全球过滤、分离和纯化方面的领军企业，颇尔（Pall）在过去数十年间，一直致力于利用其领先技术来满足微电子和半导体市场的客户需求。

其中，气体、光刻胶、湿电子化学品以及研磨液方面的过滤是颇尔关注的重点方向，可以应用到整个半导体供应链，覆盖大硅片生产、晶圆制造和后道封装中的各个工艺环节。

据介绍，半导体级的大宗气体和特气是薄膜沉积和刻蚀的关键原材料，颇尔的AresKleen™技术可处理2slpm到最高 1000slpm不同流速下的气体纯化，可达到亚ppb级性能。同时，颇尔还拥有PTFE、316L 不锈钢、镍和陶瓷介质用于气体过滤，可以过滤粒径≥3nm (0.003 µm) 的半导体工艺气体，应用点位覆盖集成气体输送系统和机台终端。

光刻胶方面，颇尔的颗粒过滤器和离子纯化器可以帮助去除光刻胶配方中所用原材料（比如溶剂，聚合物，树脂等）中的颗粒和金属离子，同时高精度的颗粒过滤器在光刻胶合成后还可进一步对颗粒过滤，以满足不同维度的过滤需求。

在湿电子化学品方面，颇尔拥有从微米级到最低2nm的PTFE产品，以及<1nm的HAPAS产品，可以满足目前所有先进工艺的化学品生产所需要精度，有效的去除化学品中的颗粒物和金属离子。

在研磨液过滤方面，颇尔可以提供最低50nm精度的深层过滤产品以及各类膜式过滤器产品，这些过滤产品可以拦截研磨液生产过程中的大颗粒，降低LPC，减少芯片生产端的scratch等缺陷。颇尔希望能够通过提供更优的过滤精度，以保障电子材料的使用寿命，降低电子材料本身特性带来的不良影响。

此外，对于半导体设备本身来说，化学品对设备的侵蚀同样也需要过滤器来保障其使用寿命。其中，清洗设备、涂胶显影设备、刻蚀设备以及化学机械研磨设备等都是颇尔关注的重点领域。在这些不同的半导体设备当中，过滤器均承担着越来越重要的角色。

能够看到，颇尔在半导体市场的业务覆盖了芯片制造的各个关键工艺，颇尔的过滤、纯化和分离解决方案可用于涵盖各类半导体制造过程中用到的化学品、气体、水、研磨液和光阻等各类工艺消耗品，以实现功能、质量、节省成本和提高生产效率等方面的需求。

颇尔加速中国本土化布局

经过半个多世纪的发展，半导体已经成为全球化程度最高的产业之一，构建了分工明确、高度专业、富有韧性，基于全球分工合作的产业体系。

纵观全球半导体产业的发展历程，目前中国大陆正处于新一轮快速崛起的进程中，已成为全球最重要的半导体应用和消费市场之一。再加上当前中国半导体国产化进程逐渐起航，在政策支持和全球市场格局改善趋势下，中国半导体供应链逐步完善，在各自优势环节逐渐突破。可谓潜力巨大。

长期以来，颇尔一直把中国市场作为最重要的市场持续耕耘。为了契合中国半导体发展趋势，也为了贴近国内本土客户应用需求，颇尔继续在中国加大投入力度，设立研发中心和生产基地，在中国进行生产、制造、研发，利用中国的供应链和人才基础赋能行业客户，旨在解决客户在生产过程中对于半导体气体、化学品过滤的新需求，并保障供应链稳定。

颇尔北京工厂即将投产

当前，颇尔中国积极推进北京亦庄园区内的工厂转厂项目，相关产品将于2022年12月开始陆续投入市场。颇尔北京工厂负责人谢可表示：北京工厂作为Pall在中国唯一的制造厂，定位为气体产品制造中心和熔喷产品制造中心，以卓越的交货及质量表现为Pall的中国，亚洲，及欧洲市场提供高性价比和富有竞争力的产品，包括气体过滤器，熔喷滤芯，单芯及多芯不锈钢罐体，纤维滤芯等。本土化制造将强化Pall在变化动荡的国际形势下的供应链韧度，提供更快的交货，更好的质量，并使产品更加贴和本土客户的需求，服务更灵活，更及时。其中：

Profile II熔喷滤芯，覆盖0.3um及以上精度范围，广泛应用于CMP 研磨液过滤，可有效去除Oxide、W和Copper CMP 研磨液中的团聚颗粒和凝胶，同时不影响研磨液颗粒分布。

Profile II熔喷滤芯

聚砜膜式滤芯，高度不对称聚砜膜具有广泛的化学兼容性，滤膜为亲水膜，无需预湿过滤器，可兼容 HF1,2、BOE、TMAH 和其他常用的清洁和蚀刻槽化学品。

聚砜膜式滤芯

气体过滤器，配备PTFE、镍或不锈钢过滤介质，设计用于过滤 ≥ 3 纳米 (0.003 µm)的工艺气体，可适用于不同温度、流量下的不同点位的各种反应气体、CDA过滤。其中顶部安装式过滤器组件非常适合用于集成气体输送系统，并且易于在安装基板上进行检修和更换。该组件可在高达 100 slpm 流速下工作，可用于多种接口，包括通过 C 型密封和 W 型密封连接的接口。

气体过滤器

据介绍，颇尔研发和生产的化学过滤和纯化产品，都是基于几十年来为半导体和相关行业服务的经验。颇尔北京工厂也始终践行这一目标，其转厂产品在材料、工艺、质量和性能上都完全对标颇尔全球的高标准。

颇尔北京工厂生产的电子级 (E-Grade) 高纯度化学过滤器是在洁净室环境下进行生产和组装的，所有采用的材料都必须满足严格的质量控制要求。每台 E-Grade过滤器都在多个生产阶段进行检查，并进行100%最终完整性测试，从而确保产品的一致性以及各个生产批次之间的再现性，在颗粒截留率、渗透性、纯度和耐用性等各个方面为客户提供最佳的过滤体验。

随着中国半导体产业的快速发展，颇尔正在加快在这一领域的投资以协同用户的步伐。颇尔微电子中国区经理李涛Lydia曾表示：“与中国半导体客户共享全球科技、助力智慧中国，是颇尔的愿景和使命。颇尔有着在全球先进的技术能力以及半导体行业的流体过滤，纯化和分离应用中积累的深厚经验，同时北京工厂有着强大的生产能力，结合中国本土完善的供应链优势，颇尔微电子研发部与本土化的制造可以更好将颇尔的优势结合起来，加快中国本土新产品研发的速度，更好的满足中国客户的需求。”

同时，中国本土化制造还将强化颇尔在变化动荡的国际形势下的供应链韧度，提供更好的产品质量以及更快的交期。

提供全方位的本土化服务

此外，颇尔设立的中国工业创新中心以及专业化的本土技术支持团队（SLS），更是为微电子领域客户提供了“战略合作”、“技术咨询”、“培训交流”等全方位的本土服务。包括：

行业经验丰富的技术支持人员

给客户提供售前售后等相关技术培训

配合客户完善Litho-光刻，WET-湿法工艺, CMP化学机械研磨, 电子原材料等各个工艺阶段和领域的过滤、分离、纯化方案

专业的科学技术服务实验室

提供过滤相关分析service和产品性能评价

除了出色的产品外，颇尔竭力满足客户多样化的需求。未来，伴随中国半导体产业的蓬勃发展，颇尔计划将更多的过滤产品转移到北京工厂进行生产，通过丰富的产品组合、优异的产品性能以及全面的增值服务，给中国市场和客户的快速发展提供助力，为国内半导体产业的进步添砖加瓦。

有数据统计，颇尔微电子业务过去5年在中国的年平均增长率超过20%。可见，在颇尔为国内企业助力的同时，中国半导体产业的成长也为颇尔带来了新的发展机会。

写在最后

综合来看，除了半导体制造中必不可少的材料和设备等关键产品之外，藏在半导体细分领域背后的一些关键技术也正在发挥着重要的作用。

以去除杂质，提高纯度，保障芯片制造的每个环节加工良率为代表的过滤器，愈发成为产业发展中不可忽视的关键一环。

颇尔作为该领域佼佼者，在中国历经二十多年的发展，技术方案已全面覆盖半导体设备与制造工艺过程中的化学品，气体，水，研磨液和光阻等各类工艺环节，为半导体生产客户提供优质的过滤，纯化和分离完整解决方案，以提升制造工艺、提高良品率及降低生产成本。

尤其是在当前全球半导体产业的双重叠周期下，中国市场的多元化战略布局，将有力改善当前市场的不利局面。颇尔将积极贯彻本土重点客户共赢发展方针，顺应本土化需求，稳定供应链条，增强客户信心，通过多元化深度合作与布局，在一系列举措中追寻更大的发展机遇。

在此过程中，颇尔也将继续推进和实现更多的本土技术及研发支持，满足本土化解决方案，研发、验证、检验需求，为更多本土半导体生产企业提供颇尔专业的应用技术交流与培训，协助本土技术攻坚，助力中国半导体产业的腾飞。

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