晶圆厂新战役打响?半导体需求旺,三星等大集团将进军后段制程

晶圆厂新战役打响?半导体需求旺,三星等大集团将进军后段制程,第1张

在过去几年里,“缺芯”是半导体行业的老大难,“扩产”则成了晶圆代工厂的常态。面对供应不足的行业现状,扩大产能、抢占市场成为了全球晶圆代工企业共同的选择。

先前半导体的技术竞赛,指的都是前段制程如何缩小尺寸,但现在几乎已达技术极限。据悉,半导体行业 游戏 规则正在改变,原本后段制程认为附加价值低,现在却和前段制程一样跻身热门领域;主要战场已移到后段制程,而不再是一味比线路的微细化了。

半导体若要功能更强、成本更低,就要另辟战场。这时候脱颖而出的就是后段工程的晶片3D封装技术,因可减少多余能源耗损,提高效率。例如讲究轻巧的智慧型手机、AR或VR用头盔等,都适合用到这种技术。此外,去年开始大家都在讲碳中和,也使这项技术高度受重视。日本半导体业者指出,原本节省能源就是非做不可的事,但3D封装技术现在变成最重要课题。

日本有多家企业拥有3D封装技术。材料方面包括昭和电工材料(前日立化成)、JSR、揖斐电(Ibiden)、新光电气工业等;制造设备有牛尾电机、佳能、迪斯科(Disco)、东京精密等,迪斯科和东京精密就独占半导体切割设备市场。这些企业及一些研究所和大学,都在台积电合作开发的名单内。

事实上,2020年秋季全球半导体大缺货时,电脑、 游戏 机等设备的后段工程材料就供不应求。当时揖斐电还为此决定投资1,800亿日圆增产高性能IC封装基板,预定2023年开始量产。业界人士透露,由于日本基板不足,曾导致部分外国半导体厂无法量产。

封装是指将完成前端工艺的晶圆切割成半导体的形状或对其进行布线。在业界,它也被称为“后段制程”。

尤其是英特尔和台积电等全球半导体巨头正在大举投资先进封装设备。根据市场研究公司 Yole Development 的数据,英特尔和台积电分别占据 2022 全球先进封装投资的公司 32% 和 27%。三星电子排名第四,仅次于台湾后端工艺公司 ASE。

英特尔已经在 2018 年推出了名为“Foveros”的 3D 封装品牌,并宣布将把这项技术应用到各种新产品中。它还设计了一种将每个区域组装成产品的方法,将其制作成tiles。2020 年发布的一款名为“Lakefield”的芯片就是采用这种方式制成的,并安装在三星电子的笔记本电脑中。

台积电最近也决定使用这项技术生产其最大客户 AMD 的最新产品。英特尔和台积电非常积极地在日本建立了一个 3D 封装研究中心,并从 6 月 24 日开始运营。

三星也在这个市场发力,在 2020 年推出了 3D 堆叠技术“X-Cube”。三星电子晶圆代工事业部总裁 Choi Si-young 在 Hot Chips 2021 上表示正在开发“3.5D 封装”去年六月。半导体行业的注意力为零,三星的这个工作组是否能够找到一种方法,使得三星与该领域的竞争对手保持领先。

随着前端节点越来越小,设计成本变得越来越重要。高级封装 (AP) 解决方案通过降低成本、提高系统性能、降低延迟、增加带宽和电源效率来帮助解决这些问题。

数据中心网络、高性能计算机和自动驾驶 汽车 正在推动高端性能封装的采用,以及从技术角度来看的演变。今天的趋势是在云、边缘计算和设备级别拥有更大的计算资源。因此,不断增长的需求正在推动高端高性能封装设备的采用。

纵观战后日本崛起,涌现出一大批全球知名的企业例如:丰田、本田、三菱、住友、夏普、松下、日立、富士通、富士、索尼、柯达、马自达、精工等。这些企业得益于他们的产品品质优良、始终追求至善、精益求精。20年前我在大学里买了我人生的第一个随身听就是松下的,耳机是索尼的,音效在当时绝对秒杀一条街。当时能用到日本品牌的产品都觉得有优越感,家里有太夏普的彩电,也定是有钱人家了。后来日本战后最负盛名的首相吉田茂总结说,日本民族具有一种止于至善的专业精神。除非不做,做什么就要做到最好,深深植根于日本民族之血液,此乃日本历经明治维新和战后经济奇迹,得以雄踞世界第二经济强国之主因。正是因为有这种止于至善的精神,日本产品成了高质量的代名词。

管理大师德鲁克说,战后日本经济起飞有三位导师。第一位导师是道奇,他教导日本人要发展经济。第二位导师是戴明,全面质量管理之父也。德鲁克说,质量管理是美国人发明的,但完美运用、臻于化境的却是日本人。第三位导师就是德鲁克自己。他教会了日本人如何思考战略和实施目标管理。盛田昭夫说:"在日本,人们始终不懈地追求效率和生产率的提高,即使是对螺丝刀这样简单的工具也毫不例外。从设计到加工,无不精心考虑,仔细研究。"

正是由于戴明将质量管理技术和观念带入日本,同时日本人又有异常谦逊的学习态度,永远不懈吸取他人长处之开放胸怀。追求至善、追求完美的专业精神。无论做什么,皆力求最好,心无旁骛,精益求精。才让日本企业迅速占领市场甚至打败美国企业在全世界大放异彩。

在这个时期也孕育出了很多日本本土的质量管理专家,为质量的发展做出巨大的贡献,我们现在工厂所使用的品质改善工具基本上都是来自于他们。很多重要的品质改进方法比如QCC就是大家非常熟悉的石川馨(Ishikawa Kaori)是奠基人之一,同时也是因果图(鱼骨图)的发明者。

持续改善(CIP)是ISO9000最重要的一个核心理念就是持续改善。也是由日本持续改进之父今井正明在《改善—日本企业成功的关键》一书中提出的,Kaizen意味着改进,涉及每一个人、每一环节的连续不断的改进:从最高的管理部门、管理人员到工人。“持续改善”的策略是日本管理部门中最重要的理念。

质量功能展开(QFD)由赤尾洋二和水野滋两位日本教授于上个世纪六十年代作为一项质量管理系统提出, 目的是为了设计、生产充分满足顾客需求的产品和服务。目前QFD也几乎成了汽车行业开发阶段的标配。

田口玄一博士发明的田口方法是一种低成本、高效益的质量工程方法,它强调产品质量的提高不是通过检验,而是通过设计。其基本思想是把产品的稳健性设计到产品和制造过程中,通过控制源头质量来抵御大量的下游生产或顾客使用中的噪声或不可控因素的干扰,这些因素包括环境湿度、材料老化、制造误差、零件间的波动等等。田口方法不仅提倡充分利用廉价的元件来设计和制造出高品质的产品,而且使用先进的 试验技术 来降低设计试验费用,这也正是田口方法对传统思想的革命性改变,为企业增加效益指出了一个新方向。

据央视网,近日,日本日立集团子公司日立金属发布的调查结果显示,该公司质检数据造假至少存在30年,波及1952家全球企业。英国英格兰高速铁路发生大规模停运也与此相关,原因是部分日本日立(Hitachi)生产的列车底盘出现裂纹。那么声称自己严谨负责、止于至善的日本企业为什么会出现质量问题?是什么原因? 最新调查报告显示,日立金属造假手段包括:

值得一提的是,这并非日立集团首次曝出造假丑闻。

2018年,日本日立集团旗下公司日立化成公司承认曾篡改6万枚工业用铅蓄电池的检测数据,并将数据填入提交客户的检测报告中,随后又发现消息称,显示器材料及汽车零部件等新发现违规检测,问题产品涉及包括已公布的半导体零部件及铅电池在内的30种产品,已交货的客户扩大至约2400家企业。可见造假并非仅此一例,长期的数据造假可能已经成为日立集团的新常态。

以下是近几年日本企业出现的重大造假丑闻:

2013年,三菱制造的世界最大货轮MOL号巨轮,在风平浪静的海上直接断裂成两截,随后沉没。这是全世界第一艘自行断裂的货轮,开人类巨轮制造之先河,断裂的方式还如此诡异,引发了全世界的关注。

2017年,韩国一艘三菱制造的26万吨矿砂船断裂沉没,引发了韩国方面对全国轮船的大检查,结果震惊的发现大部分日本造巨轮,船体内部都有大大小小的裂缝。在如此恶性的事故发生后,全球多个国家对日本产品的质量发起了质疑,深挖质检数据,然后直接引爆了日本产品的道歉狂潮。

2016年,日本三菱集团被爆油耗数据造假长达25年。

2016年,日本东芝集团被爆财务造假长达7年。

2017年,日本兵库县农协经营的餐厅被爆向顾客提供了3200份次等牛肉冒充的“神户牛”。

2017年,日本日产汽车被爆让没有任何资质的检测人员对汽车出厂进行终检工作。

2017年,日本碳纤维生产商东丽承认测试数据造假持续八年,至少造假149次。

2018年,日本西铁城电子公司被爆篡改产品数据。

2018年,日本KYB工业株式会社被爆在免震装置和减震装置上篡改性能检查记录数据。

2018年,日本神户制钢被爆数据造假,问题涉及200多家企业。

2021年,日本小林化工被爆造假40年,500种药品中80%有造假记录。

2021年,日本曙光制动器工业公司被爆质检数据造假长达20年。

2021年,日本日立被曝光质量造假30年。

那么我们应该从日立造假的案例中学习到什么?我们来看看这些做假的手段,

1.不按照客户和规定进行检查。       

2.变更检查条件。                         

3.直接篡改检查结果数据等。

做过品保的人都知道,这些在企业质量管理中是明令禁止的,我们有体系完善的ISO9000,有品质控制计划(QP),有生产管制程序(PMP),有做过量测系统分析(MSA),有量测标准方法(MTD)……第一点和第二点就是为了让不良品检验成良品,故意没有按照MTD执行检查,私自更改检查条件和方法。第三点看起来好像只是作业人员品质意识低下,私自篡改数据。但我想一个员工做假可能有偶然因素影响,但能够坚持30年,并且全部检查人员都篡改数据那就不是偶然了,一定是系统性的做假,甚至是企业内部已达成共识,睁一只眼闭一只眼,坐视不管,听之任之,抱着反正这么久了都没有出问题的侥幸心理。

不良改善是需要付出时间和精力的,而且对于材料的性能改善,改善挑战更大。相比之下,篡改数据反而工程、生产、交管、市场、财务等部门包括老板在内都如释重负,乐见其成,轻松自在。唯有品管部门刚开始可能会承受压力,最后也慢慢水煮青蛙,习惯了,从蹑手蹑脚到放心大胆,最后成为了背锅侠。

对于企业的质量管理来说,如何杜绝此类事件发生,一是要织牢制度的篱笆,在健全各项管理制度的同时,严格落实监督机制,用制度规范全体员工的行为。二是要建立良好的企业文化,通过多种形式让全体员工养成遵章守法、自觉抵制投机取巧行为的良好习惯。华为的任正非说,质量管理不能仅仅局限于产品的质量、技术的质量、流程的质量而是要覆盖企业的方方面面成为企业文化价值观的一部分。三是企业管理者也要做好两件事,既要严格督促各级员工执行制度完成任务,并及时防范和堵塞各类漏洞;也要关注员工心理健康,这也是现代企业与传统企业最大的不同。特别是Z0代即将步入职场,要了解他们内心的真实想法和感受,改变公司的规章制度以适应不同阶段的工作模式和工作环境。

最后,企业应采用更多的智能化、数字化、自动化质量监管方式,从各方面铲除产生不规范行为的土壤,才能以高质量产品铸造品牌,以高质量发展让企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。


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