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    台湾半导体材料迅速崛起,台积电成长背后...- 深铭易购

    发布者:深铭易购     发布时间:2020-06-29

    【深铭易购】6月29日资讯:在台积电、美光等半导体厂投资带动下,台湾半导体材料产业近年蓬勃发展,连续9年都是全球最大半导体材料市场。在这个新的千亿商机下,有一群台湾的隐形冠军,正靠半导体市场稳稳获利。今年上半年,台积电新厂推进的速度,愈来愈快,这将是台湾半导体材料的大商机。


    3月6日,南科18厂四期FAB栋正式动工,南科30公顷的基地,比台北中正纪念堂还大,这里将成为台积电3纳米制程的重要据点。5月12日,台积电董事会批准经费将在苗栗竹南设先进封测厂,总投资金额上看3000亿元台币。5月15日,台积电公告,有意在美国设立5纳米新厂,投资金额也上看3600亿元台币。


    台积电董事长刘德音6月9日在股东会后的记者会透露,会找下游厂商一起赴美,例如制程化学品、特殊气体等高精密材料,让台厂产业可以往新市场发展。台积电还帮协力厂谈好了条件,台积电享有的土地、补助等优惠,上游厂商也会有同样待遇。


    只待美国「半导体振兴法案(CHIPS Act)」过关,美国补助款到位,不仅台积电在美国新厂能获利,上游材料厂也能跟着到美国打「大联盟」扩张版图。


    一、捍卫良率上游厂商也赴美


    过去,半导体材料被认为是欧美日商的天下,这一次,刘德音说要带台湾材料供应链出岛,这揭开了台积电布局多年的秘密:过去几年,台积电不断培养本土供应链,把台积电的know-how「藏」在材料里;除了用这些材料提升良率,台积电还携手台厂,用台湾供应链共同开发绿色制程,逐步换掉具有毒性的半导体材料,或是回收材料再利用,降低有毒材料用量。


    这也就是为什么,台积电到半导体龙头英特尔厂区旁设厂,还要大费周章带台湾供应链过去的原因之一。可以说,少了这些台湾半导体材料公司,台积电也难有这么高的获利,这里面有许多早已是全亚洲知名的公司。


    早在2019年1月台积电发生「光阻液事件」,损失数亿美元后,已意识到先进制程不只靠台积电自己的技术才能完成,半导体材料品质的精进更为关键。


    去年底,台积电品质暨可靠性组织长何军在供应链论坛上,以「供应链合作的新纪元」为题演讲。他打出一连串的投影片解析,「材料将是摩尔定律的推进者」,当微缩制程将线路愈做愈细,「旧的材料已变成新的风险」。


    如果把线路宽度比喻成马路,过去制造的线路宽度有如大马路,一辆小汽车卡在路中间还不会塞车,但现在制造的线路宽度和过去相比,有如乡间小道,甚至像水沟般大小,同样一辆车,会让路线完全堵住,材料里过去尚能容忍的「杂质」,就像抛锚的汽车,成了必须严格管控的品质杀手,台积电对半导体材料的品质要求大幅提高。


    二、顶级质谱仪价格比超跑贵


    就连水都要重新被检视!台积电用于先进制程,是特殊处理过的超纯水,水中金属离子数量低到几乎不导电,但何军打出一张投影片显示,在电子显微镜下,原本应该平整的晶圆表面上附着了一颗金属粒子,「水的品质不确定,就意味着风险」。


    一位产业人士观察,「以前谈材料的检验标准,单位是PPM(百万分之1),现在是PPB(10亿分之1),以后会是PPT(1兆分之1)」,为了确定送给台积电的材料符合要求,材料厂还要自掏腰包买最先进的检验设备,在关东鑫林云林厂,关东鑫林一口气就买了台5高阶的电浆质谱仪,每一台要价都超过一辆超跑。


    而且,同一批材料,出厂前厂商自己检验一次,送进台积电之后,还有一组超过200人的团队,重新对材料再做检验;换句话说,要能打进台积电先进制程供应链,不只要有生产技术,检测服务、运送,缺一不可。如果把台积电比喻


    成一家相片冲印店,台积电的工作,就是把IC设计公司设计出的电路「冲印」在矽晶圆上,再用蚀刻材料「拿掉」不要的部分,再利用沉积材料等各种物质,把电路「加」上去。工研院产业科技国际策略发展所经理张致吉解释,半导体材料大致可分为硅晶圆、光罩、薄膜制程使用气体、蚀刻制程使用气体、制程用洗净药液和干燥药液、研磨垫、研磨液体等部分。


    半导体材料的市场每年也稳定成长,张致吉引用《富士经济报告》指出,以蚀刻用材料为例,市场规模在5年内仍会持续成长。


    因为,蚀刻用材料的作用就像一把化学的铲子,以前做记忆体,只要在晶圆上挖128层,「现在已经堆叠到500层。」人们使用的资料量愈来愈大,相关材料的需求也愈大。


    三、商机浮现默克投资南台湾


    关东鑫林科技董事长吕志鹏指出,制程化学品以前可以做到对A材料完全没有损害,对B材料却一口气溶解10层、20层,「现在记忆体堆叠层数愈来愈高,材料一口气就要吃30、40层,却还是要求对旁边的A材料一点都不能损害。这种让化学品「指到哪里就吃到哪里」的特殊技术,靠的就是材料供应商手上的独门配方。


    20年前默克一度卖掉电子级化学基础材料,过去几年又重新投资半导体材料事业,就是看到机会。台湾默克董事长谢志宏更透露,在经济部鼓励和协助下,默克今年也计画在南台湾投资先进的半导体沉积材料,「这些材料不是一车一车卖,而是以公克为单位供应」。


    过去多年,台湾一直是全球最大的半导体材料市场;光是去年,台湾就采购超过113亿美元的半导体材料,台币价值超过3300亿元。在以台积电为龙头的带动下,近年已有愈来愈多的半导体材料外商来台进驻。


    站在云林斗六工业区,就能感受到这个趋势。在这里,台日合资的半导体材料厂关东鑫林,去年云林1厂2期工程、云林2厂接连完工,总投资金额达100亿元台币。全球3大光阻液厂之一的日本信越,也在云林设厂生产高阶光阻液,是信越在日本之外的第一个光阻液厂。产品正等着通过台积电认证,从斗六到台南只要近1小时的车程,提早卡位南科即将爆发的材料商机。


    四、氟化物领域台湾跻身前三


    目前,各材料领域都有台厂投资,其中以生产制程化学品最多。这类材料多半用于清洗晶圆,把多余的物质拿掉。在气体领域,过去几乎都是外商天下,但中美晶投资的台湾特品化学,去年也拿到台积电优良供应商。黄光制程里,如光阻液也大部分供应商是外商,但永光化学自主研发的光阻液,也已开始打入12吋半导体厂。


    台湾半导体材料厂的实力,已足以出口打国际杯。「上一次日韩贸易战,是我们救了三星。」一位业者透露,日本禁止对南韩出口的半导体等级氢氟酸,是重要制程化学品,全世界除了日本,台湾有两家公司有能力生产。


    这两家公司,一家叫侨力化工,这家公司没有上市,却是全球氢氟酸产能第2大的公司。侨力化工原本是贸易公司,转型自制产品时,想向日本买技术,日本人却不愿意技术合作;于是,侨力化工便自行研发,从牙膏用的氟化物开始,做到药品级,最终做到最顶尖的半导体级氢氟酸。「氟化物的原料是萤石,全世界中国蕴藏量最大,但中国只能做出工业级氢氟酸,台湾却能做到半导体级。」业者透露。


    另一家是台塑旗下的台塑大金,这家公司是1999年,由日本大金工业和台塑合资成立,由大金工业提供技术,台塑负责管理,专门生产台湾半导体产业需要的氢氟酸,20年持续扩厂,电子级氢氟酸产能也已达2万6千吨,台湾半导体厂几乎都是台塑大金的客户,它们以内销为主,当台湾半导体产业持续扩厂,台塑大金今年也积极扩产。根据台塑年报,台塑去年认列台塑大金获利1亿2千万元。


    这几年,甚至已有部分台湾公司打进更高端的台积电五纳米供应链。本刊采访得知,广明实业的硫酸、长春石化的双氧水、信纮科的机能水,都已得到认证采用。在7纳米部分,溶剂大厂胜一,因为有3项材料在台积电7纳米制程被采用,股价从2016年开始翻倍成长。关东鑫林的制程化学品,也是台积电先进制程的要角。


    五、抢食大饼老台厂携手外商


    此外,有不少本土工业老家族,透过与外商合资,悄悄赚半导体材料的钱。例如南纺旗下的南美特科技,就是化学气相沉积材料的供应商。也有不少本土半导体周边厂商想进一步跨入材料产业,例如厂务设备大厂帆宣,也代理销售半导体材料。中美晶在培养出环球晶之后,现在也大力投资特品化学,转攻半导体用气体。还有不少公司,如新应材,正从面板产业材料切入,想逐步切入半导体封测,甚至半导体材料市场。不过,要打进半导体产业绝非一朝一夕就能达成。例如永光化学为了开发自有半导体光阻技术,投资23年时间才完成。


    对台湾半导体材料产业的发展,关东鑫林董事长吕志鹏可说是开路先锋。他回忆,他刚进默克时,主要工作就是把欧洲运来的半导体材料,一桶一桶运给工研院的客户;后来,这个客户从工研院独立出来,变成了台积电。


    吕志鹏说,当时默克看到台湾半导体产业将进入高速成长期,就和日本关东集团在台湾投资伊默克公司,由于硫酸等半导体材料体积大,重量重,默克改采授权模式,由台厂使用默克的技术在台生产,半导体材料产业因此从制程化学品开始发展。随着竹科崛起,桃园也发展出一个电子化学品的聚落,中华化学、广明实业、永光化学等大厂,都群聚在桃园观音一带。


    六、养自有供应链势在必行


    除了提高品质竞争力之外,环保也是半导体材料开发的新趋势。以前半导体厂与台湾厂商合作,多半是为了降低成本;但是欧盟提出新的环保要求后,半导体厂愈来愈有意愿与台湾厂商合作研发无毒新材料,或是发展回收技术。


    台积电也透过与台厂合作,把技术「埋」在材料里,采访中,厂商都避谈台积电使用的化学品确切型号,「有些东西全世界半导体产业,只有台积电在用。」业者透露,台积电使用的材料早已与英特尔、三星不同。站上半导体龙头之后,培养自己的供应链已是台积电必走的一条路。


    现在,全世界都要争夺最先进的半导体制程,是威胁也是机会。台湾有机会在半导体代工之后,再长出另一个千亿元产业。如果台湾半导体材料产业能因此扩大影响力,未来台湾还会再多一座「护岛神山」,成为台湾在全球半导体产业的新竞争门槛。


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