日前，上海新陽發(fā)表了一個名為《晶圓劃片刀項目可行性研究報告》。公告中他們指出，晶圓切割使用的劃片刀是我國半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)鏈上缺失的一環(huán)，長期以來一直依賴進(jìn)口，無論從國家發(fā)展戰(zhàn)略還是國家安全戰(zhàn)略上考慮，都必須盡快填補(bǔ)這一空白。本項目致力于在我國建設(shè)晶圓劃片刀生產(chǎn)基地，實現(xiàn)晶圓劃片刀的國產(chǎn)化，充分滿足我國集成電路、分立器件、LED 等產(chǎn)業(yè)對劃片刀的迫切需求。

按照公告，該項目將由上海新陽半導(dǎo)體材料股份有限公司（以下簡稱“上海新陽”或“公司”）、張木根、金彪共同投資成立新的公司來承擔(dān)（以下簡稱“項目公司”）。他們將共同投資4000萬在上海新陽公司現(xiàn)有晶圓劃片刀研發(fā)技術(shù)和產(chǎn)品良率可控的基礎(chǔ)上，繼續(xù)提升技術(shù)水平、擴(kuò)大產(chǎn)能，達(dá)到月產(chǎn) 5 萬片晶圓劃片刀的建設(shè)目標(biāo)。

下面我們來看一下這個市場的全球概況：

什么是晶圓劃片刀

在半導(dǎo)體晶圓封裝前期工作中，劃片刀（dicing blade）是用來切割晶圓，制造芯片的重要工具，它對于芯片的質(zhì)量和壽命有直接的影響。劃片刀在半導(dǎo)體封裝工藝中的使用如下圖所示：

隨著芯片的小型化、大容量化、以及高效化，芯片的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，芯片之間的有效空間越來越小，因而其切割的空間也越來越窄。這對于精密切割晶圓的劃片刀的技術(shù)要求越來越高。

目前切割晶圓有兩種方法：一種是激光切割，另一種是機(jī)械切割，即，劃片刀切割。而后者是當(dāng)前切割晶圓的主力。其原因是（1）激光切割不能使用大功率以免產(chǎn)生熱影響區(qū)（HAZ）破壞芯片，（2）激光切割設(shè)備非常昂貴（一般在 100 萬美元/臺以上），（3）激光切割不能做到一次切透（因為 HAZ 問題），因而第二次切割還是用劃片刀來最終完成，所以劃片刀會在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，是半導(dǎo)體封裝工藝中不可缺少的材料之一。

絕大部分硅片基底集成電路和器件產(chǎn)品在封裝時，都需要使用劃片刀進(jìn)行切割。而過去 25 年來的全球經(jīng)濟(jì)和半導(dǎo)體工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，半導(dǎo)體集成電路和器件市場的年增長率和全球 GDP 的年增長率同步，所以劃片刀的需求量也在逐年增長。

劃片刀市場分析

目前全球劃片刀市場主要參與者約 10 家，行業(yè)龍頭廠商是日本 DISCO、以色列 ADT、美國 K&S 等。目前國內(nèi)劃片刀每年需求量在 600-800 萬片，按照 160 元/片的售價估算，市場規(guī)模約為 10-15 億元人民幣。國內(nèi)劃片刀市場基本由 DISCO 一家壟斷。劃片刀技術(shù)壁壘在于產(chǎn)品良率，根據(jù) DISCO 年報披露，其毛利率高達(dá) 52%。

DISCO創(chuàng)立于1937年，總部設(shè)在日本東京。主要為精密加工設(shè)備及工具的制造與銷售，包括切割機(jī)、研磨機(jī)、刨平機(jī)(Surface Planer)、拋光機(jī)等；精密加工設(shè)備之租賃及舊設(shè)備之買賣，以及精密零件的加工服務(wù)等；主要應(yīng)用于半導(dǎo)體、電子和建筑業(yè)。

以色列先進(jìn)切割技術(shù)有限公司（ADT）專門從事半導(dǎo)體晶圓切割（劃片）、芯片封裝切割（劃片）及微電子組件相關(guān)系統(tǒng)、工藝流程開發(fā)和刀片制造(Hubless Blades, 軟刀)，致力于提供電子器件和光學(xué)器件專業(yè)切割及插削服務(wù)。2003年，投資者收購了庫力索法半導(dǎo)體有限公司（Kulicke&Soffa即K&S）的切割設(shè)備（劃片機(jī)）及刀片制造(Hubless Blades, 軟刀)銷售部門，成立了以色列先進(jìn)切割技術(shù)有限公司（ADT）。ADT企業(yè)總部、研發(fā)設(shè)施以及兩家生產(chǎn)工廠均位于以色列。公司雇傭了約160名專業(yè)人員。

庫力索法公司始建于1951年，是一家美商獨資企業(yè)，是全球半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域的領(lǐng)先者。多年來一直與全球重要的半導(dǎo)體制造商攜手合作，并為業(yè)界多項具重要意義的技術(shù)突破做出了關(guān)鍵性貢獻(xiàn)。庫力索法公司致力于為全球汽車、消費電子、通訊、計算機(jī)和工業(yè)等領(lǐng)域提供領(lǐng)先的半導(dǎo)體封裝和電子裝配解決方案。

以上三者在晶圓劃刀片上面都有其領(lǐng)先優(yōu)勢。而新陽方面依賴于其自有的劃片刀技術(shù)積累，將會在這個領(lǐng)域開拓一個新空間。

新陽方面表示，公司的劃片刀業(yè)務(wù)于 2015 年完成技術(shù)開發(fā)，目前產(chǎn)能為 5000 片每月，主要客戶為通富微電，并且已經(jīng)實現(xiàn)盈利。公司 SYB 系列劃片刀具有刀片結(jié)構(gòu)優(yōu)化、切割精度高、能夠高速連續(xù)切割、性能穩(wěn)定、使用壽命長等優(yōu)勢，能夠?qū)饎偸w粒的尺寸和形貌

進(jìn)行了科學(xué)合理的篩選，對金剛石在刀片上的濃度、均勻度、以及集中度進(jìn)行了優(yōu)化，同時對鎳基結(jié)合劑進(jìn)行了創(chuàng)新的工藝處理，可對各種硬脆非金屬材料進(jìn)行開槽和切割，與國外同類產(chǎn)品相比具有極高的性價比。

新陽如何突破？

新陽認(rèn)為，晶圓劃片刀產(chǎn)品，特別是納米級晶圓劃片刀產(chǎn)品是用來加工超薄（100μm以下）、超?。ū热?150 x 150μm 以下）、超脆（比如 Low-K 晶圓）、超繁（比如近 10 層的金屬層和相對應(yīng)的介電層結(jié)構(gòu)）等特點的晶圓，要求該劃片刀制作的每一個工序和工藝不僅苛刻，而且需要一系列的相關(guān)制作技術(shù)。

Ni 基納米級，該劃片刀的鎳基厚度可以達(dá)到 10μm，是一般亞裔人頭發(fā)直徑的 1/9。因此，本項目采用多種技術(shù)制作納米鎳基（nickel bonding）劃片刀；

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機(jī)加工微米級，在機(jī)加工上,本項目采用高精度加工技術(shù)，嚴(yán)格控制劃片刀輪轂的同心度、圓度、平行度、平整度以及表面粗糙度；

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測量誤差超微米級，鎳基刀刃的內(nèi)應(yīng)力控制是至關(guān)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，需要特殊的檢測手段與專門定制的設(shè)備，在『恒溫、恒濕』的凈房內(nèi)使用。

在他們看來，目前，有些晶圓厚度只有 100μm 左右，而硅基芯片的物理特征又十分脆弱，精加工這樣的晶圓，一般的劃片刀是無法滿足切割質(zhì)量要求的。切割質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是芯片完整、不能產(chǎn)生微裂紋、界面不能剝離、芯片邊緣不能有毛刺、背面邊界不能崩裂、邊角不能脫落等，所有這些條件都是以微米級來衡量的。

普通的鎳基劃片刀已經(jīng)很難滿足切割這樣晶圓的技術(shù)要求，因而開發(fā)一種高性能的劃片刀已經(jīng)越來越重要。當(dāng)前，在劃片刀制造領(lǐng)域中，日本 Disco 獨占鰲頭，國內(nèi)有幾家企業(yè)從事劃片刀研發(fā)多年，仍未能實現(xiàn)突破。這將是他們晶圓劃片刀項目的機(jī)會所在，根據(jù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為一個整體的趨勢，該項目將處于有利地位。

在產(chǎn)品規(guī)劃方面，他們認(rèn)為，項目初期主要生產(chǎn)目前市場上需求量最大，國內(nèi)需求最急切的各類晶圓 劃片刀，然后再開發(fā)特種刀型。具體步驟如下表：