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人工智能正在推動(dòng)半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)邁向1.6萬(wàn)億美元的規(guī)模。從數(shù)據(jù)中心和先進(jìn)存儲(chǔ)器到尖端邏輯電路和先進(jìn)封裝，人工智能正在推動(dòng)半導(dǎo)體價(jià)值鏈上新一輪的投資。隨著器件復(fù)雜性的不斷提升，成功不僅取決于創(chuàng)新，還取決于能否以高良率和成本效益進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。

在這篇關(guān)于半導(dǎo)體設(shè)備的新文章中，Yole Group的市場(chǎng)與技術(shù)分析師 Clara Grcevic探討了計(jì)量和檢測(cè)技術(shù)如何在人工智能時(shí)代發(fā)展成為價(jià)值創(chuàng)造和保護(hù)的戰(zhàn)略推動(dòng)力量。

計(jì)量與檢測(cè) (M&I) 技術(shù)的重要性日益凸顯。隨著工藝復(fù)雜性的增加，以及先進(jìn)封裝和異構(gòu)集成帶來(lái)的價(jià)值提升，工藝控制正從單純的精度控制轉(zhuǎn)變?yōu)樘嵘悸省⑸a(chǎn)效率和價(jià)值保障的關(guān)鍵推動(dòng)因素。

制造與集成（M&I）確實(shí)是晶圓制造設(shè)備（WFE）行業(yè)的重要組成部分，約占芯片生產(chǎn)線總投資的15%。2025年是又一個(gè)創(chuàng)紀(jì)錄的年份，市場(chǎng)同比增長(zhǎng)近16%，預(yù)計(jì)到2031年將達(dá)到約250億美元。盡管其戰(zhàn)略意義重大，但該市場(chǎng)仍然高度集中，由少數(shù)幾家全球企業(yè)主導(dǎo)。僅KLA一家就占據(jù)了全球市場(chǎng)約一半的份額，而總部位于中國(guó)的供應(yīng)商的市場(chǎng)份額仍然不到5%——見(jiàn)下圖。

人工智能競(jìng)賽正在加速對(duì)尖端邏輯、DRAM/HBM 和先進(jìn)封裝技術(shù)的投資。隨著器件架構(gòu)日益復(fù)雜，工藝窗口不斷縮小，對(duì)精確且頻繁的工藝控制的需求也日益增長(zhǎng)。雖然以往工藝控制主要集中在前端制造，但如今隨著先進(jìn)封裝技術(shù)成為半導(dǎo)體制造的基礎(chǔ)要素，工藝控制正向下游擴(kuò)展。因此，前端和后端設(shè)備供應(yīng)商都在積極調(diào)整自身，以應(yīng)對(duì)這些新的工藝控制挑戰(zhàn)。

先進(jìn)封裝技術(shù)正在重塑行業(yè)格局

人工智能驅(qū)動(dòng)型應(yīng)用的快速增長(zhǎng)正在加速2.5D和3D集成以及芯片級(jí)架構(gòu)的普及。因此，封裝不再僅僅是制造流程的最后一步；它已成為性能、差異化和價(jià)值創(chuàng)造的重要來(lái)源，并帶來(lái)了自身的計(jì)量和檢測(cè)要求及挑戰(zhàn)。這種轉(zhuǎn)變反映在下圖所示的市場(chǎng)動(dòng)態(tài)中。以2025年為基準(zhǔn)，先進(jìn)封裝在2031年之前將呈現(xiàn)最強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭，盡管其絕對(duì)市場(chǎng)規(guī)模較小，但增速仍將超過(guò)邏輯和存儲(chǔ)器。Yole Group預(yù)測(cè)，2026年至2031年間，先進(jìn)封裝計(jì)量和檢測(cè)市場(chǎng)將以7.8%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。

器件價(jià)值的很大一部分是在先進(jìn)封裝之前或期間通過(guò)晶圓加工、中介層、存儲(chǔ)器堆疊和組裝而產(chǎn)生的。

因此，在此階段發(fā)現(xiàn)的缺陷比在生產(chǎn)流程早期發(fā)現(xiàn)的缺陷成本要高得多。此時(shí)，關(guān)鍵問(wèn)題不再僅僅是精度，而是不斷增長(zhǎng)的風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值，這促使檢驗(yàn)力度加大。

目的不總是要達(dá)到前端的精度，而是要在流程中的多個(gè)步驟中進(jìn)行更多、更高通量的檢測(cè)，以防止代價(jià)高昂的良率損失。

設(shè)備市場(chǎng)格局日趨多元化和競(jìng)爭(zhēng)激烈。

先進(jìn)封裝技術(shù)的演進(jìn)正在重塑制造與集成市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局。前端過(guò)程控制長(zhǎng)期以來(lái)一直由高性能系統(tǒng)主導(dǎo)，這些系統(tǒng)針對(duì)最高精度進(jìn)行了優(yōu)化，其中以KLA、應(yīng)用材料和Lasertec等公司為代表。

在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，需求更加多樣化。雖然性能仍然重要，但客戶越來(lái)越重視靈活性、成本效益以及利用適應(yīng)性平臺(tái)應(yīng)對(duì)多個(gè)工藝步驟的能力。這為提供多傳感器和多模態(tài)解決方案的新興企業(yè)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，這些解決方案?jìng)?cè)重于吞吐量和工藝覆蓋率，而非絕對(duì)精度。

盡管如此，現(xiàn)有企業(yè)依然占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位：該細(xì)分市場(chǎng)為成熟企業(yè)提供了巨大的增長(zhǎng)機(jī)遇。KLA首席財(cái)務(wù)官布倫·希金斯(Bren Higgins)曾表示，先進(jìn)封裝領(lǐng)域過(guò)去在WFE（晶圓級(jí)封裝）領(lǐng)域“幾乎可以忽略不計(jì)”。而如今，它已發(fā)展成為一項(xiàng)重要的業(yè)務(wù)，預(yù)計(jì)到2025年將貢獻(xiàn)約9.5億美元的收入。因此，關(guān)鍵的變化并非領(lǐng)導(dǎo)地位的更迭，而是市場(chǎng)的擴(kuò)張和多元化。

更廣泛的半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)也在同步發(fā)展。傳統(tǒng)上被視為低價(jià)值參與者的OSAT廠商，隨著封裝復(fù)雜性的增加，正在加大投資。與此同時(shí)，曾經(jīng)與特定器件類型緊密相關(guān)的封裝策略，如今正跨應(yīng)用領(lǐng)域融合。例如，TSV等技術(shù)，此前主要用于DRAM，現(xiàn)在越來(lái)越多地應(yīng)用于NAND和其他架構(gòu)。盡管代工廠和IDM廠商仍然引領(lǐng)著最先進(jìn)的晶圓級(jí)封裝工藝，但OSAT廠商也在不斷提升自身能力以保持競(jìng)爭(zhēng)力。

例如，臺(tái)積電正在將其部分產(chǎn)能轉(zhuǎn)移給日月光和安靠等領(lǐng)先的OSAT廠商，這要求這些廠商投資更先進(jìn)的工藝控制能力和更高端的計(jì)量和檢測(cè)設(shè)備。

當(dāng)精度不再足夠時(shí)

在人工智能驅(qū)動(dòng)且日益復(fù)雜的半導(dǎo)體行業(yè)中，計(jì)量和檢測(cè)步驟對(duì)于管理良率、成本和價(jià)值至關(guān)重要。在人工智能時(shí)代，競(jìng)爭(zhēng)力不僅取決于設(shè)計(jì)先進(jìn)的架構(gòu)，還取決于能否高效地大規(guī)模生產(chǎn)這些架構(gòu)。

隨著價(jià)值更多地轉(zhuǎn)向先進(jìn)封裝，檢測(cè)強(qiáng)度將如何演變？隨著工藝控制要求從微米級(jí)提升至納米級(jí)，計(jì)量和檢測(cè)技術(shù)能否快速擴(kuò)展以支持大批量、高良率的混合鍵合工藝？哪些設(shè)備供應(yīng)商最能把握這波新的增長(zhǎng)浪潮？隨著人工智能驅(qū)動(dòng)的需求重塑制造業(yè)的優(yōu)先事項(xiàng)，新興企業(yè)能否挑戰(zhàn)現(xiàn)有領(lǐng)導(dǎo)者的地位？

計(jì)量與檢測(cè)：助力半導(dǎo)體創(chuàng)新浪潮

在晶圓制造設(shè)備 (WFE) 中，計(jì)量與檢測(cè) (M&I) 正扮演著核心角色，這主要受工藝復(fù)雜性不斷增加和更快的良率優(yōu)化需求的驅(qū)動(dòng)。隨著先進(jìn)邏輯、DRAM、HBM、EUV 光刻和先進(jìn)封裝技術(shù)的不斷發(fā)展，工藝控制強(qiáng)度持續(xù)提升，從而支撐了對(duì)高性能檢測(cè)和計(jì)量解決方案的持續(xù)需求。

檢測(cè)仍然是關(guān)鍵支柱，其驅(qū)動(dòng)力來(lái)自更高的缺陷敏感性、向 3D 架構(gòu)的過(guò)渡以及新興的鍵合相關(guān)失效模式。與此同時(shí)，計(jì)量也在不斷擴(kuò)展，以滿足更嚴(yán)格的套刻精度要求和日益復(fù)雜的材料需求，并在表面、形狀和形貌控制方面展現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。

先進(jìn)封裝正在成為重要的增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力。混合鍵合、面板級(jí)封裝和玻璃基板等技術(shù)增加了關(guān)鍵控制點(diǎn)的數(shù)量，并為工藝控制創(chuàng)造了新的機(jī)遇。在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，光學(xué)計(jì)量、X 射線檢測(cè)和掩模計(jì)量與檢測(cè)領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新正在重塑競(jìng)爭(zhēng)格局。

計(jì)量與檢測(cè) (M&I) 生態(tài)系統(tǒng)仍然高度集中，北美、歐洲和日本的領(lǐng)先企業(yè)主導(dǎo)著檢測(cè)、套刻、關(guān)鍵尺寸 (CD) 和材料計(jì)量等領(lǐng)域的技術(shù)路線圖。盡管亞洲的半導(dǎo)體制造需求持續(xù)增長(zhǎng)，但價(jià)值創(chuàng)造仍然主要集中在這些成熟的中心地區(qū)。

與此同時(shí)，區(qū)域格局也在不斷演變。中國(guó)正加速發(fā)展國(guó)內(nèi)檢測(cè)與計(jì)量生態(tài)系統(tǒng)，尤其是在光學(xué)檢測(cè)與計(jì)量領(lǐng)域，以支持其更廣泛的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)。這將有助于構(gòu)建更加多元化和充滿活力的供應(yīng)鏈，創(chuàng)新成果既來(lái)自全球領(lǐng)先企業(yè)，也來(lái)自區(qū)域挑戰(zhàn)者。

隨著行業(yè)的發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)范圍已從硬件擴(kuò)展到數(shù)據(jù)分析、混合計(jì)量和應(yīng)用驅(qū)動(dòng)解決方案，這凸顯了集成化、高價(jià)值過(guò)程控制策略的重要性。

計(jì)量與檢測(cè) (M&I) 正從傳統(tǒng)的二維尺度擴(kuò)展到復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)、隱藏特征和異構(gòu)集成。隨著邏輯、存儲(chǔ)器和先進(jìn)封裝架構(gòu)變得日益復(fù)雜，工藝控制越來(lái)越依賴于能夠捕捉隱藏缺陷和細(xì)微工藝偏差的先進(jìn)技術(shù)。

在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，許多關(guān)鍵的良率限制因素不再能從表面直接觀察到，這就需要采用光學(xué)、電子束、X射線和聲學(xué)等互補(bǔ)技術(shù)。這加速了多技術(shù)檢測(cè)策略和混合計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用，這些策略將來(lái)自多個(gè)來(lái)源的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，以提供更深入、更可靠的洞察。

盡管光學(xué)測(cè)量與檢測(cè)仍然是高通量制造的支柱，但分辨率、材料靈敏度和亞表面分析方面日益增長(zhǎng)的需求正在拓展電子束和X射線的應(yīng)用范圍。與此同時(shí)，計(jì)算計(jì)量和數(shù)據(jù)融合正成為下一代過(guò)程控制的關(guān)鍵推動(dòng)因素。

（來(lái)源：編譯自yole ）

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