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撕开日系巨头垄断的口子,国产半导体“磨划”怎么打?

08/20 10:23
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一个不太被谈论的环节

半导体行业的聚光灯,长期打在前道光刻、先进制程、HBM 这些关键词上。但把视线往后挪一步,会看到一个同样关键、却很少被公众讨论的环节——封装阶段的磨划

晶圆从出厂到变成可以上板的芯片,中间必须经历背面减薄、划片切割这两道工序。听起来简单,做起来却是另一回事:硅、碳化硅、砷化镓、钽酸锂、氮化铝陶瓷……每一类材料的硬度、脆性、热导率都不一样,一刀切下去,正面崩缺多少、背面崩缺多少、切割道能做多窄、良率能不能稳住——这些都是封装厂每天要面对的真问题。

而在这一环节里,真正决定成败的耗材,是划片刀

划片刀为什么难做

很多人对划片刀的认知停留在“金刚石砂轮片”层面。实际上,半导体划片刀是一个高度参数化的系统工程。以江苏卓进半导体的轮毂型晶圆划片刀(DRHC 系列)为例,其选型矩阵涵盖磨粒种类、金刚石颗粒大小、集中度、粘合剂型号、刀刃露出量、切割槽宽等多个维度 。

这种参数密度不是炫技,而是因为不同晶圆的切割需求差异极大:

超窄切割道硅芯片:刀片可用刃宽被压缩,刀片越薄刚性越差,高速旋转下极易偏摆、断刀,且切割道易出现波浪形弯曲;

碳化硅背银芯片:SiC 莫氏硬度 9.2 - 9.5,仅次于金刚石,金刚石磨粒“硬磨硬”极速钝化脱落;同时背银层(Ti/Ni/Ag 多层金属)与 SiC 力学特性差异大,一刀切下极易在界面产生分层或背面崩缺;

钽酸锂/铌酸锂:钽酸锂与铌酸锂属典型非中心对称压电晶体,硬脆特性显著,受外力冲击极易产生应力裂纹;铌酸锂还具有热释电效应,温升会导致表面瞬间积聚高电压引发静电损伤,热膨胀各向异性产生的热冲击应力可直接导致裂纹扩展;

双层键合厚芯片:双层或多层键合厚芯片总厚度可达 920μm 甚至更厚,层间异质材料(硅、介电层、金属互联、键合铜柱)力学性能差异大,常规划切应力会引发层间开裂与内部线路微裂纹,是四类材料中对低应力切割要求最严苛的场景。

划片刀的门槛,不在于把金刚石粘上去,而在于针对每种材料、每台设备、每个工艺窗口,都能给出准确的参数组合,并在量产中保持一致性。这正是过去多年日本企业DISCO、东京精密(TSK)占据绝对主导的原因——他们卖的不只是刀片,而是经过数十年积累的know-how。

国产替代的真实进度

行业数据值得留意:2025 年全球半导体晶圆划片刀市场销售额约 4.65 亿美元,预计 2032 年增至 6.89 亿美元,复合增长率 5.8%。市场在稳步扩容,而供给端长期由日系厂商把持。

但变化正在发生。国产划片刀对标的,不是一句口号,而是从刀片的物理属性到选型、调试、管控的整个系统工程。以卓进半导体为例,几个细节值得行业关注:

第一,系统供应能力。封装厂过去要分别从不同供应商采购划片刀、研磨轮、磨刀板,再自己摸索工艺参数。卓进的做法是把划片刀、磨刀板做成一套耗材体系,同时配备 DISCO DFD 6362/6340、DAD 3240 等同款划片机做客户环境模拟——这意味着选型不是“试一试”,而是“先验证再出货”。

第二,全材料覆盖。其磨划加工服务覆盖硅晶圆(ESD、TVD、MOS、IGBT、IC)、化合物半导体(碳化硅、钽酸锂/铌酸锂、砷化镓、氮化镓、磷化铟)以及 QFN/DFN、陶瓷基板、玻璃、石英等,几乎涵盖成熟制程封装的全部主流材料。

第三,从耗材延伸到加工。自 2023 年起,卓进建立了专业磨划加工产线,双轴全自动划片机、激光开槽机、背面减薄机、镀膜机,减薄可做到最低 70μm、TTV±3μm——这个精度放在成熟制程里,已经能接住大部分封装客户和 IC 设计公司的 MPW 需求。

成熟制程的逻辑

为什么强调“成熟制程”?因为先进制程和成熟制程对磨划的要求,并非简单的高低之分,而是不同的成本结构

先进制程追求极限线宽,成熟制程追求的是良率稳定 + 成本可控 + 交付可靠。一家功率器件厂每月切几万片 IGBT,它最在意的不是某一片切得多漂亮,而是这批刀片寿命能不能覆盖多少片、崩边波动有多大、换刀频率能不能降下来。卓进半导体之所以强调“一码到底”的全流程溯源和全检机制,本质上是回应这一诉求——成熟制程的竞争,比拼的是过程一致性,而非单点峰值。

从这个角度看,国产磨划耗材的国产替代,不是“能不能做出来”的问题,而是“能不能稳定地做出来、稳定地交付、稳定地适配客户工艺”

写在最后

半导体国产替代的叙事,常常聚焦于“卡脖子”设备。但封装磨划这一环的国产化,同样关乎成本自主和供应安全。它不性感,却足够关键——每一片芯片在走向终端之前,都要先过这一道刀锋。

当一家公司既做刀、还做加工服务,并且把验证前置到出货前,国产磨划耗材的成熟度,或许已经超出了很多人的印象。

卓进半导体

卓进半导体

卓进半导体深耕半导体划片刀细分领域,以匠心工艺锻造国产高精度切割利器。我们矢志攻克海外技术壁垒,终结进口产品长期主导格局,为中国半导体产业链自主安全筑牢根基。在国产化奋进征程中,我们笃行不怠、锐意突破,全力赋能中国“芯”产业高质量发展。

卓进半导体深耕半导体划片刀细分领域,以匠心工艺锻造国产高精度切割利器。我们矢志攻克海外技术壁垒,终结进口产品长期主导格局,为中国半导体产业链自主安全筑牢根基。在国产化奋进征程中,我们笃行不怠、锐意突破,全力赋能中国“芯”产业高质量发展。收起

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