随着存储芯片制造流程不断拉长、工艺持续微缩,晶圆载具FOUP正成为影响良率的重要环节。业内指出,在HBM等先进工艺带动下,晶圆在晶圆厂内的停留时间已普遍超过100天,FOUP内部的污染控制重要性也随之上升。受此影响,韩国本土设备企业的FOUP清洗及湿度控制设备订单正快速增加。
据业内消息,24日,FOUP在半导体制造中的重要性近期进一步凸显。FOUP通常用于装载25片晶圆,并在不同工艺设备之间运送。虽然外观类似普通塑料容器,但如果无法有效控制内部污染,不仅会拖累良率,还可能导致价值数千亿韩元的设备被迫停机等待。
FOUP重要性上升的一个关键背景,是HBM等先进芯片工艺步骤持续增加。业内表示,28nm工艺的cycle time约为40天,而5nm、3nm工艺已延长至100天以上。HBM还引入TSV(贯通电极)和堆叠等工艺,进一步拉长晶圆驻留时间。这也意味着,晶圆在整个制造周期中,超过70%的时间处于FOUP内等待状态。
晶圆在FOUP内停留时间越长,污染风险就越高。若FOUP内部湿度过高,晶圆表面可能形成氧化膜;而已完成部分工序的晶圆,也可能释放分子级污染物并影响其他晶圆。此类问题通常被归为AMC(气态分子污染)。在10nm以下先进工艺中,这类微量污染就可能严重影响良率。更棘手的是,一旦发现FOUP污染,在清洗或更换FOUP过程中,EUV光刻机等高价值设备也可能被迫停机等待。
因此,FOUP内部环境控制技术正在成为关键。FOUP已不再只是单纯的载具,而更像决定晶圆品质的移动式洁净室。湿度和污染控制的精度,直接关系到良率表现,这也是芯片制造商加快导入FOUP清洗及湿度控制设备的重要原因。
围绕FOUP的设备及零部件需求正在持续释放。ISTE于20日表示,已获得SK hynix追加的FOUP cleaner订单,相关设备将供应至清州新建晶圆厂及利川晶圆厂。该公司称,今年1月以来累计订单金额较去年同期增长逾300%。ISTE方面表示,随着HBM和DDR5 DRAM扩产推进,公司正同步应对新建及既有晶圆厂的设备需求。
与此同时,FOUP内部管理方案需求也在上升。Jusung Engineering提供的第一代方案为N2 purge,通过向FOUP内注入氮气,将湿度从45%降至5%。不过,随着工艺进一步微缩,5%的湿度水平也被认为已难以满足需求。其第二代方案JFS采用垂直层流控制技术,通过阻断从晶圆转运设备EFEM进入FOUP的高湿气流,可将湿度降至1%以下。业内称,该方案已向Samsung Electronics、SK hynix、Micron等三大存储厂商供货。
HBM扩产带动后道设备及零部件需求
随着三大存储厂商快速提升HBM产能,后道产线投资也在持续推进,FOUP相关市场预计将受到更多关注。Daishin Securities预测,三大DRAM厂商的HBM产能将由2025年底的月产36万片增至2026年底的月产49.5万片,并在2027年底进一步提升至月产58万片,主要受HBM4量产爬坡带动。
为此,芯片制造商正加大后道投资。SK hynix计划在清州建设约7万坪规模的下一代先进封装工厂(P&T第7工厂),总投资规模为19万亿韩元,目标于2027年底完工。公司还将在美国印第安纳州投资约38.7亿美元建设面向AI内存的先进封装工厂,目标于2028年下半年实现量产。Micron也正在新加坡投资70亿美元建设后道新工厂,并计划自2027年起进入全面投产阶段。
随着后道扩产步伐加快,FOUP清洗、湿度控制等工艺环境管理方案的重要性预计将进一步上升。Daishin Securities分析称,在HBM渗透率持续提升的背景下,后道工厂空间不足的问题可能进一步加剧,后道设备及OSAT领域值得持续关注。