鑽石舞台

半導體供應鏈是一小部分關鍵依賴項，需要十年和數萬億美元才能完全複製。這些依賴的典型例子是中國台灣的台積電和荷蘭的ASML，但整個行業還有更多的瓶頸。那些熟悉半導體行業的人可以很容易地說出另外十幾家對全球半導體供應鏈同樣重要的公司。這份名單將包括三星、英特爾、Cadence、Synopsys、西門子EDA、德州儀器、高通、博通、Tokyo Electron、應用材料和 Lam Research 等知名公司。

除了這個列表之外，半導體供應鏈中許多不為人知的環節都在地理上集中。這些被低估的依賴關係覆蓋了從化學品到設備、製造、封裝、IP、設計和芯片等一系列產品。為了展示供應鏈的集中度和廣泛性，我們想重點介紹奧地利的兩家公司。奧地利不以半導體聞名，在供應鏈安全和地緣政治方面也很少討論。

但奧地利的 EV group和 IMS Nanofabrication 對所有先進的半導體製造都非常重要。每家先進的邏輯、DRAM、NAND 和圖像傳感器製造公司都依賴這兩家公司的產品。通過這兩家公司，奧地利在晶圓鍵合領域的市場份額為 82%，在生產多光束掩模寫入機方面的市場份額超過 95%。尋找替代供應商需要相當長的時間才能實現技術和供應鏈規模的均等。

IMS Nanofabrication 於 1985 年在維也納成立。他們進行了激動人心的研究，但幾十年來沒有產生影響力的產品。2009 年，由於他們的多束直寫可編程電子束系統的前景廣闊，他們獲得了英特爾的投資。最終，英特爾甚至收購了這家公司，因為他們在 2016 年發布了第一款商用多光束掩模寫入器。該產品及其衍生產品是 7nm 以上所有工藝節點所必需的。

EUV 光刻技術被視為先進半導體製造的最大瓶頸，但這些價值超過 1.5 億美元的工具是沒有光掩模的paperweights。一個恰當的比喻是，光掩模可以被認為是光刻工具對芯片層進行圖案化所需的物理模板。反過來，IMS Nanofabrication 的多光束掩模寫入器可以被視為模板抽屜。就像在印刷機或木版印刷時代一樣，印刷大師會精心創建所有印刷品的基本設計；掩模寫入器幫助創建掩模組，然後將其打印在許多最終芯片上。

多光束掩模寫入器實際上比 EUV 光刻工具更精確和準確，但它們非常慢，這是它們僅用於創建掩模組的一個重要原因。IMS Nanofabrication有一個競爭對手，那就是NuFlare（東芝），但 NuFlare 的工具不太精確，而且速度較慢。此外，他們的多光束掩模寫入器在 IMS Nanofabrication 多年後才開始進入市場。超過 98% 的生產 EUV 掩模是使用 IMS Nanofabrication 的多光束掩模寫入器製造的。

每個單獨的芯片設計都帶有一組掩模，在 3nm 級節點上的成本可能高達 5000 萬美元。新設計不僅需要新光照，現有設計也需要新光照。隨着時間的推移，光照開始出現缺陷；因此，它們需要修理，或者必須製造新的來替換老化的。

如果沒有 IMS Nanofabrication 的掩模寫入器，所有 EUV 工藝技術都將陷入停頓。EUV 用於超過 7nm 的所有 Intel 和 TSMC 工藝節點。自 7nm 以來，三星的所有邏輯工藝技術也都使用了 EUV。三星還在其最新的兩代 DRAM 工藝技術中使用了 EUV。此外，SK 海力士在其最新一代的 DRAM 工藝技術中使用了 EUV。美光計劃將 EUV 引入 DRAM。這3家公司占DRAM產量的90%以上。

雖然領先的邏輯至關重要，但您能想到的每一種電子產品都使用 DRAM，因此不應低估 IMS Nanofabrication 和奧地利在半導體供應鏈上的重要性。

EV Group 是一家總部位於奧地利的私營公司，因此大多數人可能沒有聽說過它們。他們是用於掩模對準、納米壓印光刻、光刻膠架、晶圓清洗以及檢測和計量的半導體製造設備的供應商。雖然他們在這些市場上取得了不同程度的成功，但EV Group完全主導的市場是晶圓鍵合。他們在這類工具中擁有 82% 的市場份額，緊隨其後的是Tokyo Electron，但僅擁有 17% 的市場份額。

他們在這一領域的主導地位意味着索尼、三星和 Omnivision 製造的大多數 CMOS 圖像傳感器都將他們的技術用於背照式 CMOS 圖像傳感器或混合粘合圖像傳感器。幾乎所有智能手機、汽車和安全攝像頭傳感器都與 EV Group 工具相關聯。

此外，他們的技術被用於存儲製造。EV Group 的晶圓對晶圓混合鍵合工具對於存儲企業實現業內最高的cell陣列效率至關重要。這種對 NAND 的混合鍵合的使用也在SK 海力士、鎧俠、西部數據、三星和美光的未來路線圖中。

除了圖像傳感器和 NAND，晶圓鍵合對於前沿邏輯也至關重要。2nm 和工藝節點將需要晶圓鍵合工具。片上互連已成為擴展到未來工藝節點的主要限制因素。觸點和通孔的電阻呈指數增長，限制了縮小到最新工藝節點時的功耗和性能改進。

在過去的幾年裡，IMEC、英特爾、台積電和應用材料等領先公司的大量研究已經投入到打破這一瓶頸的過程中。已經找到了解決方案，這些公司都同意後端供電網絡是前進的方向。

目前，製造晶體管層（前端），然後是觸點，然後是後端，將所有晶體管連接在一起並從芯片外部連接到外部世界。這有幾個問題：電源和信號必須在同一個互連堆棧中路由。

背面供電網絡試圖通過在晶體管層的另一側添加用於供電的第二個互連層來解決這個問題。信號和電力傳輸互連可以針對其特定任務分別進行優化。英特爾計劃在 2024/2025 年在其 20A 節點上引入該技術，台積電計劃在 2025/2026 年將其作為 2nm 節點的可選部分引入。

而構建晶體管層、構建信號互連、鍵合到晶圓、然後翻轉晶圓、露出納米 TSV 和創建電力傳輸網絡的工藝流程。英特爾和台積電的這一工藝流程將嚴重依賴 EV Group 的晶圓對晶圓鍵合機。

未來，所有中高端 CMOS 圖像傳感器、全 NAND 閃存、全 DRAM 內存，以及所有超過 7nm 的先進工藝技術都將嚴重依賴奧地利 EV Group的晶圓上晶圓鍵合技術和多光束掩模來自奧地利 IMS Nanofabrication 。

在半導體在潛在的chip 4 聯盟和中國之間高度政治化的時代，如果奧地利願意，可以單槍匹馬地讓 NAND、DRAM、邏輯和 CMOS 圖像傳感器的半導體供應鏈屈服，這很幽默。

這是一個假設的情況，但它表明半導體供應鏈在沒有許多國家的情況下無法運作。美國的芯片法案甚至中國未來 5 年的 250B 美元半導體補貼都不會創建內包供應鏈。我們喜歡說——數萬億美元和十年，也許你可以實現半導體的供應鏈安全。

★ 點擊文末【閱讀原文】，可查看本文原文鏈接！

*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點讚同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。

今天是《半導體行業觀察》為您分享的第3140內容，歡迎關注。