晶圆划片机是半导体后道封测中晶圆切割和WLP切割环节的关键设备。在一个晶圆上,通常有几百个至数千个芯片连在一起。它们之间留有80μm至150μm的间隙,此间隙被称之为划片街区(Saw Street)。将每一个具有独立电气性能的芯片分离出来的过程叫做划片或切割(Dicing Saw)。半导体晶圆划片机是将含有很多芯片的晶圆分割成晶片颗粒,为下道粘片工序做好准备,其切割的质量与效率直接影响到芯片的质量和生产成本。
划片机国产化率较低,亟待提升。根据公告,全球半导体划片机每年有120亿的市场规模,中国市场占25%。整个半导体划片机市场被日本DISCO垄断,国内厂家市场份额不到5%。随着日本半导体设备的禁运,国内设备的市场空间和机会逐渐释放。
在异构集成设计中,制造小芯片需要更多切割,使得划片机的用量和精度提升。根据QYR(恒州博智)的统计及预测,2023年全球划片机市场销售额达到17.25亿美元,预计2030年将达到25.16亿美元,2024-2030年CAGR为5.4%。
晶圆划片主要有刀轮切割和激光切割两种,刀片切割是使用最广泛的切割工艺,占市场份额的80%,用在较厚的晶圆(>100μm)切割,具备效率高、成本低、使用寿命长。激光切割属于非接触式加工,市场占比约20%,主要适用于切割较薄的晶圆(<100μm),具有高精度、高效率,且可避免对晶体硅表面造成损伤(厚度不到30μm的晶圆则使用等离子切割,等离子切割速度快)。Chiplet技术切割芯粒最重要的设备就是激光划片机。
(刀片切割原理图)
由于划片的对象是成本昂贵的晶圆,划片设备必须具有高精度和高可靠性。先进3D叠层封装要求晶圆及芯片的厚度越来越薄,甚至到了50μm以下。超薄晶圆对机械应力和热应力非常敏感,要求划片过程应力越小越好。
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针对半导体晶圆划片设备这个领域,隐冠基于多年的精密运动系统开发经验,可提供高速、高精度的直驱运动系统。对于直线轴,可提供高精度的直驱解决方案,XY轴双向重复精度可达±0.5μm,Z轴双向重复精度可达±0.2μm。对于旋转轴,可提供高精度、高刚度的DD马达解决方案,双向重复精度达±2arcsec。对于晶圆吸附,可提供多规格兼容的多孔质陶瓷吸盘。同时,为降低Z轴发热风险,可提供磁浮式音圈电机、主动式水冷音圈电机、磁力弹簧等核心零部件解决方案。通过隐冠高度模块化的设计,更加便于客户以低拥有成本来实现极大的配置灵活性。
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