一提到芬蘭，你第一個(gè)聯(lián)想到的是什么？曾經(jīng)執(zhí)掌全世界“手機(jī)帝國(guó)”的諾基亞，還是風(fēng)靡全球的憤怒鳥(niǎo)游戲，抑或是圣誕麋鹿的故鄉(xiāng)。
無(wú)論是諾基亞、憤怒鳥(niǎo)，或是麋鹿，應(yīng)該很少人會(huì)聯(lián)想到芬蘭也有半導(dǎo)體材料供應(yīng)商。
在芬蘭的赫爾辛基有一家非常前瞻的半導(dǎo)體材料供應(yīng)商 PiBond，一直致力于半導(dǎo)體材料的研發(fā)，主要是在于實(shí)現(xiàn)光刻技術(shù)的簡(jiǎn)化流程，在許多半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)上已經(jīng)開(kāi)始采用。
隨著工藝技術(shù)朝5nm 以下工藝節(jié)點(diǎn)演進(jìn)，PiBond 也研發(fā)出全新用于極紫外光（EUV）的創(chuàng)新材料：無(wú)機(jī)光刻膠技術(shù)，而無(wú)機(jī)光刻膠技術(shù)在臺(tái)積電5nm 以下的極紫外光EUV 工藝流程中，已經(jīng)被視為是材料的一大創(chuàng)新。
值得注意的是，一般半導(dǎo)體工藝中，普遍用的有機(jī)光刻膠大概從 90nm 工藝之后就一直被使用著。不過(guò)，半導(dǎo)體工藝進(jìn)入 20nm 以下的 FinFET 結(jié)構(gòu)世代，很多材料都陸續(xù)更新。
尤其到了 5nm 工藝節(jié)點(diǎn)，由于圖形分辨率的高度需求，光刻出來(lái)的圖像必須精準(zhǔn)和清晰，不然會(huì)影響到之后的刻蝕等工藝步驟，因此在一些特殊應(yīng)用層上，必須開(kāi)始轉(zhuǎn)換材料，使用無(wú)機(jī)光刻膠，這也是 5nm 技術(shù)世代后，半導(dǎo)體材料的一大革新。
除了光刻膠技術(shù)與產(chǎn)品，PiBond 提供的半導(dǎo)體關(guān)鍵材料也用于 CIS、MEMS、3D IC、邏輯、存儲(chǔ)器等芯片制造流程，像是提供光刻膠用于 65nm 以下，尤其是 28nm 工藝節(jié)點(diǎn)上圖像轉(zhuǎn)移的輔助材料，還有二氧化硅的替代應(yīng)用材料、后段封裝材料等。
舉例，半導(dǎo)體廠在先進(jìn)工藝技術(shù)上，有些像是臺(tái)積電采用的三層結(jié)構(gòu)光刻膠 tri-layers，或是三星采用的四層結(jié)構(gòu) Quad-layers，PiBond 也提供這樣工藝技術(shù)中，其中幾層的光刻膠材料。
無(wú)機(jī)光刻膠這樣的材料，在 5nm 技術(shù)上已經(jīng)在幾個(gè)特殊層上開(kāi)始使用，半導(dǎo)體工藝技術(shù)越往下發(fā)展，無(wú)機(jī)光刻膠使用會(huì)更多。
全球能提供無(wú)機(jī)光刻膠的供應(yīng)商只有兩家，芬蘭的 PiBond 和美國(guó)的 Inpria，如此創(chuàng)新材料是推進(jìn)半導(dǎo)體工藝不斷往下發(fā)展的關(guān)鍵。
光刻膠市場(chǎng)為外商把持
PiBond 是一家非常特殊的芬蘭材料商，總部在赫爾辛基附近。過(guò)去在大家認(rèn)知中，光刻膠的供應(yīng)商都是美國(guó)、日本、韓國(guó)等， 像是陶氏化學(xué)、 JSR 株式會(huì)社、信越化學(xué)、東京應(yīng)化工業(yè)、 Fujifilm、韓國(guó)東進(jìn)等，或是德國(guó)默克這樣的歐洲化工巨頭，很少人知道芬蘭也有一家半導(dǎo)體關(guān)鍵工藝的關(guān)鍵材料商。
PiBond 在芬蘭的生產(chǎn)基地約 3000 平米，年產(chǎn)能約 100 噸，但可以擴(kuò)充至 200 噸的年產(chǎn)能規(guī)模，目前潔凈室是 Class 10 和 100 等級(jí)，也有 EUV 專(zhuān)用的 Class 3 和 4 等級(jí)的潔凈室。
在專(zhuān)利累積上，公司目前已經(jīng)有 71 個(gè)專(zhuān)利，其中 48 個(gè)專(zhuān)利已經(jīng)申請(qǐng)完成，其他的還在申請(qǐng)中，也包含 EUV 的無(wú)機(jī)光刻膠相關(guān)專(zhuān)利。
摩爾定律總是柳暗花明又一村
早在 20 年前，每隔幾年就有業(yè)界大佬提出警語(yǔ)，認(rèn)為摩爾定律的終點(diǎn)就在不遠(yuǎn)處。
20 年過(guò)去，人類(lèi)的創(chuàng)新力和智力是如此的令人驚嘆，摩爾定律總是看似“山窮水盡已無(wú)路，柳暗花明又一村”，就這樣走著走著，人類(lèi)已經(jīng)來(lái)到了 5nm 工藝世代， 3nm 工藝技術(shù)更是在眼前，這絕對(duì)是 20 年前的半導(dǎo)體人很難想像的一日。
也因?yàn)?20 年前，不會(huì)有人想到AI技術(shù)的進(jìn)展會(huì)顛覆人類(lèi)的生活型態(tài)，甚至取代我們的工作; 短短幾秒鐘的時(shí)間就可以下載一部影片; 自動(dòng)駕駛汽車(chē)的世界更在不遠(yuǎn)的將來(lái); 我們的生活四周更是處于萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代。
AI、5G、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)都是創(chuàng)新的需求，甚至可以說(shuō)是從無(wú)到有，這背后是靠全球半導(dǎo)體大廠、設(shè)備業(yè)者的重金投入研發(fā)技術(shù)，來(lái)推進(jìn)摩爾定律的壽命。
且發(fā)展至此，實(shí)現(xiàn)芯片微縮已經(jīng)不是唯一的目的，如何提升性能、降低成本，把功耗減少，延長(zhǎng)電力的續(xù)航力更是至關(guān)重要。
自從英特爾的 10nm 難產(chǎn)多年，臺(tái)積電每年超過(guò) 100 億美元的資本投入，已經(jīng)超越英特爾成為全世界推進(jìn)摩爾定律最關(guān)鍵的公司。
這當(dāng)中，也不能抹去“宿敵”三星的一路追趕，從 14/16nm、10nm、7nm 就一路和臺(tái)積電較量，三星在 14nm 拿下臺(tái)積電大客戶高通訂單，在 7nm 搶著導(dǎo)入極紫光外光（EUV）技術(shù)，都是為了與臺(tái)積電一較高下，這樣的競(jìng)技在 5nm 也是會(huì)持續(xù)上演。
臺(tái)積電已經(jīng)在 2019 年成功試產(chǎn) 5nm 工藝技術(shù)，預(yù)計(jì) 2020 年將開(kāi)始大量生產(chǎn) 5nm。臺(tái)積電內(nèi)部對(duì)于 5nm 工藝有高度重視性，認(rèn)為是基于 7nm 微縮的下一個(gè)完整技術(shù)。
三星當(dāng)然也會(huì)有 5nm 技術(shù)的問(wèn)世，但光是看晶體管密度的增加，三星從 7nm 到 5nm 晶體管密度只有多 20％~30%，臺(tái)積電卻整整多出 80%，兩大巨頭 5nm 還未真正量產(chǎn)，但技術(shù)領(lǐng)先者已經(jīng)不言而喻。
但三星也放話正在研發(fā)環(huán)繞閘極結(jié)構(gòu)（gate all around，GAA）技術(shù)的 3nm 工藝，預(yù)計(jì)可以在 2021 年量產(chǎn)，目標(biāo)是領(lǐng)先臺(tái)積電一年，且指出其 3nm 產(chǎn)品會(huì)比當(dāng)前的 7nm 工藝產(chǎn)品效能再提升 35%，功耗也再降低 50%，芯片面積再減少 45%。
可以預(yù)見(jiàn)，走到 10nm 工藝技術(shù)以下，大家為摩爾定律續(xù)命是想破腦袋，各界也都認(rèn)可，材料的創(chuàng)新會(huì)是最關(guān)鍵的一環(huán)，這個(gè)狀況走到極度高端的 5nm、3nm 會(huì)是關(guān)鍵。
如果僅是沿用過(guò)去的材料基礎(chǔ)，工藝技術(shù)的演進(jìn)，很難有柳暗花明又一村的機(jī)遇。
由此可見(jiàn)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)下一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)，材料絕對(duì)是最吸睛的領(lǐng)域，但這一塊多為外商把持，參與者有化學(xué)巨頭，更不乏小而美的細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)供應(yīng)商，國(guó)內(nèi)業(yè)界要在材料領(lǐng)域有所突破，與外商合作，進(jìn)行技術(shù)合作研發(fā)，會(huì)是切入這塊高壁壘技術(shù)領(lǐng)域的不二法門(mén)。
