DISCO:世界級封測設備巨頭
DISCO是一家日本公司,其核心競爭力是將制造的半導體硅片研磨成更薄的硅片,然后將其切割成die,然后組裝成電子產品。他們的公司座右銘是 Kiru, Kezuru, Migaku,意思是切割、研磨和拋光。DISCO 在晶圓研磨機、砂輪、晶圓切割鋸、激光鋸和表面平坦化的生產中占有領先的市場份額。
這些業務使 DISCO 在 2021 年獲得了近20億美元的收入。我們將深入研究 DISCO 制造的主要半導體工藝工具。
在深入探討這些主題之前,讓我們簡要介紹一下公司的歷史以及他們獨特的文化。在專注于半導體之前,DISCO 被稱為 Dai-Ichi Seitosho CO。他們只是在開始出口到美國后才重新命名,以方便發音。它們是用于各種產品的重點砂輪,但當他們生產出用于研磨 C 形磁鐵的薄 (1.2mm) 高精度刀片時,它們確實達到了目標。隨著他們的進步,他們發明了樹脂刀片,將硬質材料封裝在超薄(0.13mm)樹脂內。這些用于切割鋼筆筆尖。
DISCO 繼續制造越來越薄的砂輪,使用 40 微米厚的砂輪 MICRON-CUT。許多設備制造商和工業公司開始將損壞歸咎于 DISCO,因為工具無法適應這些超薄砂輪。正因為如此,DISCO開始設計自己的設備。DISCO工具甚至被用來切割阿波羅11號帶回的月球巖石!
在 70 年代,DISCO 通過生產自動劃線機和切割鋸進入半導體行業。在 1977 年的 Semicon 會議上,DISCO 開發并展示了他們的 DAD-2H 切割鋸。他們在停止和重新啟動鋸時遇到了切割輪斷裂的問題,因此 DISCO 團隊決定讓他們的鋸和切割輪在整個為期數天的展會期間永不關閉。顯然,在 1977 年的展會上,DISCO在半導體用戶中風靡一時。
盡管是一家老牌日本公司,但公司文化卻并非如此。它們非常高效,并且專注于質量和吞吐量。他們可能擁有世界上最獨特的企業文化。讓我們談談它是如何產生的。
DISCO:一切都有價格
DISCO 面臨許多大型和老牌公司都面臨的問題。大把的時間被浪費在一次又一次的會議上。每一個決定都必須涉及數十名員工。沒有創新空間,員工將大量時間浪費在不必要的行動上。官僚主義扼殺了公司的命脈。與此同時,整個組織的溝通不暢,因為員工越來越專注于他們的利基市場,以至于他們錯過了總體戰略。那些致力于產品和管理的具體細節的人之間有太多的層次。
解決方案非常奇怪,坦率地說很酷。有一種內部虛擬貨幣被創建,稱為“ Will ”。這種貨幣被用作補償系統來跟蹤每個人和團隊對收入的貢獻。工人獲得基本工資和獎金,獎金取決于他們完成任務所獲得的收入。小組互相付費以完成任務。銷售團隊付錢給工廠工人生產商品,而后者又付錢給工程師設計產品。一旦完成銷售,它就會產生一定數量的意愿,并傳遞給供應鏈中的每個人,包括人力資源和 IT 支持人員。
當集團老板將集團的一部分預算分配給他們必須完成的每項任務時,普通員工將獲得虛擬貨幣。然后團隊成員使用應用程序競標這些工作。不吸引任何投標的任務通常被證明是不必要的工作。濫用或濫用該系統的經理已被他們的員工拋棄,他們可以自由地轉移到其他團隊。
在 DISCO,一切都有價格,從會議室、辦公桌和個人電腦到放置雨傘的地方。個人幾乎是一個人的創業公司!
這種自由使員工能夠塑造自己的一天,專注于自己的時間和努力的價值。在人們并肩工作的環境中,鐵桿自由市場方法的無情被沖淡了。
另外,他們還有對低效行為有懲罰制度,包括堆積不必要的庫存甚至加班。自 2015 年實施處罰以來,加班時間減少了 9%,這與日本政府改善工作與生活平衡的目標一致。
該計劃的成功不容小覷。DISCO 的營業利潤率從實施前的 16% 上升到最近一年的 36%。此外,他們也獲得了一些份額。
DISCO:涉及芯片制造全過程
DISCO產品用于芯片制造的整個過程。錠是生長和切割然后研磨下來的。在硅片切割之前,硅片的背面被磨掉。晶圓被切割,芯片被封裝在大尺寸封裝上,切割成單個單元。這些步驟中的每一個都有更多的復雜性。
如圖瑣事,DISCO研磨機陣容根據硅片的產量變化很大。對于比鉆石更硬的碳化硅等特殊材料,也有不同的工具。材料處理非常重要,具體取決于每個材料的厚度。主要研磨后,一些用例需要使用研磨機/拋光機以使表面更均勻。此外,還有表面刨床。他們通常使用金剛石鉆頭來部分去除桂皮哪的一部分。DISCO 也銷售 CMP 工具,但與占據大部分市場份額的應用材料和占據大部分剩余市場的 EBARA 相比,它們的份額非常低。
隨著先進封裝(尤其是混合鍵合)的興起,減薄應用市場正在飆升。
切割鋸和刀片是 DISCO 的另一項主要業務。根據所需的自動化水平和吞吐量,還有各種工具。還有各種各樣的刀片類型。一般來說,有 4 種主要類型的刀片位于曲線中不同點的剛度、刀片壽命和切削能力。鋸子,就像砂輪一樣,會磨損,必須半定期更換。對于DISCO來說,這是一個很好的消耗品業務。
在許多情況下,您不只是用物理刀片研磨然后鋸。上面這張幻燈片,展示了一些先進的細化技術。研磨前切塊是很常見的。該戰片直觀地展示了它,但在翻轉和研磨之前,晶圓被部分切割。當磨穿發生時,它會遇到部分切割并且硅片分裂成裸片。該過程包括 5 種 DISCO 工具 + 多種消耗品(例如鋸、砂輪和膠帶層壓板)的生命周期。
切割不僅是用鋸子完成的。它也可以用激光來完成。這稱為隱形切割。在這里,我們將介紹“street”的概念。street是die之間的區域。隨著芯片尺寸變小,street占用的加工硅晶圓面積會變得不成比例地增大。超小芯片尺寸必須應對成本預算的消耗。因此,鋸變得非常低效。這就是隱形切割的用武之地。激光可以處理大小幾乎為 0 的street。會有一些浪費,但寬度會大大減小,因此可以增加每個晶圓的裸片數量。
隱形和等離子切割目前主要用于特殊工藝,尤其是 MEMS,或者具有極小的裸片尺寸。隨著即將到來的 3nm 節點和先進封裝的出現,晶圓成本飆升,我們可以看到隱形切割進入前沿邏輯芯片。激光通常聚焦在頂層下方的晶圓部分。它也可以用來在晶片上開槽,然后用等離子切割。將激光切割帶入其他工藝存在一些擔憂,因為激光會導致分層和與街道相關的金屬問題。鋸還有其他問題,切割芯片可能會導致金屬被拖到street上而造成損壞。
Taiko 工藝是一項非常有趣的創新。與其研磨整個硅片,然后不得不使用臨時載體作為結構支撐,砂輪只研磨內部,留下全厚度的外環。有一些用于消除應力的蝕刻工藝。之后是通孔、凸塊、分立器件、背面金屬化和晶圓級探針卡測試的高級集成。用激光切割整個厚度的環,并將最終組件切割成用于包裝的模具。
原則上,激光剝離工具看起來與 SOITEC 使用其Smart Cut SiC技術所做的非常相似。激光剝離顯示在藍寶石襯底上,但單獨的外延層的轉移是類似的。可能是 SOITEC 使用了 DISCO 的工具,但他們在 PR 中沒有提到用于升空的激光器。
由于與硅相比,這里的磨削和切割更為復雜,DISCO 幾乎鎖定了功率半導體市場。來源:半導體行業觀察
審核編輯 :李倩
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原文標題:【轉載】DISCO:一家少被提及的半導體設備巨頭
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