受生成式AI、高性能計算、5G、自動駕駛等新興應(yīng)用的強勁需求牽引，芯片制造工藝持續(xù)向微縮化方向演進。例如，半導體IP龍頭Arm正積極推進3納米物理設(shè)計技術(shù)，AI芯片巨頭英偉達和AMD的下一代GPU芯片也瞄準3納米制程，晶圓代工巨頭臺積電和三星則馬不停蹄地攻堅2納米和1納米工藝節(jié)點，競相搶購下一代High-NA EUV光刻機。

然而，芯片制造工藝的突破并非一蹴而就，僅憑光刻機技術(shù)突破是不夠的，互聯(lián)、散熱、新材料、新封裝等方面都亟待攻克。因此，先進工藝芯片的制造需要整個產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力和支持。

在這個背景下，我們要探討的是一個細分領(lǐng)域——過濾器在芯片制造中的重要性。隨著半導體器件特征尺寸的減小，芯片制造的過程將極為嚴苛，可以說“整個過程容不得一粒雜質(zhì)或污染物”。芯片制造所用的水、化學品、溶劑和氣體都需要達到千萬億分之一的純度水平。因此，能否確保水、化學品、溶劑和氣體不含有亞微米或納米級顆粒、金屬、離子和有機污染物等等，顯得至關(guān)重要。這就需要過濾器來“層層把關(guān)”。

近日，全球領(lǐng)先的過濾、分離和純化解決方案專家頗爾公司(Pall Corporation)宣布，其位于新加坡的新工廠將于今年正式投入運營！該工廠總投資1.5億美元，新增Litho光刻和WET濕法化學兩條重要產(chǎn)品線，將為亞太地區(qū)先進工藝節(jié)點的邏輯和存儲芯片制造提供強有力的支持。新加坡工廠將作為頗爾亞太地區(qū)客戶的區(qū)域樞紐，滿足日益增長的亞太尤其是中國地區(qū)的快速增長，預計第三季度即可向中國客戶交付產(chǎn)品。

頗爾新加坡工廠實際圖

芯片制造中的“過濾”之道

芯片制造被視為最復雜和最精細的工業(yè)過程之一。一個芯片的制造需要經(jīng)過晶圓加工、氧化、光刻、刻蝕、薄膜沉積、互連、測試和封裝等主要步驟。在芯片生產(chǎn)多個流程中，過濾器都扮演著不可或缺的角色。尤其在光刻和濕法化學工藝中，過濾器的作用尤為重要。

光刻技術(shù)作為半導體制造工藝中的關(guān)鍵步驟，其重要性早已經(jīng)不言而喻。在芯片光刻流程當中，第一步就是涂光刻膠。如下圖所示。光刻膠是將光學圖案轉(zhuǎn)移到半導體晶圓上的關(guān)鍵材料，其純凈度直接影響光刻工藝的成敗。光刻膠中的微小顆粒和雜質(zhì)不僅會導致圖案轉(zhuǎn)移的缺陷，還可能引發(fā)生產(chǎn)設(shè)備的損耗和停機。因此，需要使用高效過濾器來去除光刻膠中的雜質(zhì)，確保生產(chǎn)過程的高效和可靠。

芯片制造光刻流程

頗爾新加坡工廠中新增的光刻膠litho產(chǎn)品線，擁有多樣濾膜材質(zhì)，可以幫助去除光刻膠配方中所用原材料中的顆粒和金屬離子，如聚合物，樹脂，溶劑等。據(jù)悉，頗爾HDPE（高密度聚乙烯）過濾器可以達到亞1納米的高精度，實現(xiàn)高潔凈度，能夠有效去除微小顆粒和雜質(zhì)；Nylon 6，6過濾器可達2納米的高精度，此外還有高非對稱性和大流量的特點，其獨特的極性使其能夠有效吸附凝膠；Ionkleen過濾器專門用于去除溶劑等材料中的金屬離子，以確保生產(chǎn)過程的高純凈度。同時，這些高精度的顆粒過濾器在光刻膠合成后還可進一步對顆粒過濾，以滿足不同維度的過濾需求。

濕法刻蝕和濕法清洗工藝在如今的芯片制造中重要性也在凸顯。隨著3D堆疊和Chiplet等復雜芯片設(shè)計的興起，這些芯片通常由多層結(jié)構(gòu)組成（例如3D NAND更是達到了上百層），每層都需要通過濕法刻蝕來形成特定的圖案和結(jié)構(gòu)。因此，每增加一層都需要進行一次刻蝕。而每個制造步驟后，晶圓表面可能會殘留微小顆粒、金屬離子、有機物和其他污染物，在每個主要工藝步驟（如光刻、刻蝕、沉積、摻雜等）之間，濕法清洗是必不可少的步驟，以確保晶圓表面潔凈，防止交叉污染。

由于濕法刻蝕和濕法清洗在不同工藝階段多次使用，每次使用的化學品純度直接影響芯片制造的質(zhì)量。在濕電子化學品領(lǐng)域，頗爾擁有兩大主要產(chǎn)品系列，分別是XpressKleen系列PTFE過濾器和HAPAS聚芳砜過濾器。XpressKleen系列PTFE過濾器的過濾精度可達2納米，具有高潔凈度和高兼容性。HAPAS聚芳砜過濾器具有高非對稱性和高流量特點，過濾精度同樣可達2納米，但成本遠低于同精度的PTFE產(chǎn)品，因此在高精度和成本效益之間提供了更優(yōu)的選擇。這些過濾器從膜制備到最終產(chǎn)品，全部由頗爾公司自主研發(fā)和生產(chǎn)，品質(zhì)可靠有保障。

此外，芯片制造過程還需要氣體和化學機械拋光（CMP）研磨液的純度。在這方面，頗爾的Gaskleen產(chǎn)線非常適合用于集成氣體輸送系統(tǒng)，并且易于在安裝基板上進行檢修和更換，可用于多種接口，包括通過C型密封和W型密封連接的接口。

化學機械拋光使用的研磨液如果含有微小顆粒，將嚴重影響拋光效果和晶圓表面的平整度。頗爾所生產(chǎn)的Profile II熔噴濾芯，能夠覆蓋0.3um及以上精度范圍的CMP研磨液過濾，提供10寸、20寸不同尺寸、不同端口的形式，能夠滿足多樣化CMP生產(chǎn)需求。

總體而言，為了實現(xiàn)最佳芯片性能和能源效率，半導體芯片必須以最高純度制造，尤其是在汽車和醫(yī)療設(shè)備等新應(yīng)用中，這些潛在缺陷所造成的安全隱患可能代價高昂。高效的過濾技術(shù)不僅可以確保芯片制造工藝的質(zhì)量和可靠性，還可以減少對生產(chǎn)設(shè)備的損耗，降低生產(chǎn)成本，為最終芯片制造的成功保駕護航。

中國制造業(yè)蓬勃發(fā)展，頗爾做好堅實后盾

近年來，中國制造業(yè)以驚人的速度蓬勃發(fā)展，成為全球制造業(yè)的重要一環(huán)。頗爾新加坡廠的落成，彰顯了對中國制造業(yè)市場的堅定信心和深切關(guān)注。

據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會集成電路分會理事長、中國集成電路創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長兼秘書長葉甜春先生在第26屆集成電路制造年會暨供應(yīng)鏈創(chuàng)新發(fā)展大會(CICD)上的演講報告中指出，從2008年到2023年，中國集成電路制造業(yè)銷售額增長了9.86倍，2023年中國集成電路制造業(yè)的規(guī)模達到3875億元。

在晶圓制造領(lǐng)域，中國晶圓制造業(yè)主要企業(yè)營收總和不斷增長，內(nèi)資企業(yè)的數(shù)量和占比不斷增長，外資企業(yè)的數(shù)量雖然也呈現(xiàn)增長趨勢，但是占比逐漸下降，表明中國集成電路制造業(yè)競爭格局正在發(fā)生變化。

當下，中國集成電路正迎制造和工藝突破發(fā)展之際，頗爾公司始終致力于為中國客戶提供高質(zhì)量、高性能的過濾器解決方案。與此同時，中國已成為頗爾在全球高速增長的一個區(qū)域，頗爾微電子事業(yè)部更是在過去五年中取得了迅猛的增長。

頗爾能夠在中國市場取得如此驕人的成績，離不開其幾十年來持續(xù)深耕中國市場的戰(zhàn)略布局和不懈努力。

早在上世紀90年代，頗爾中國的北京工廠就已經(jīng)開始扎根中國，1994年，頗爾北京工廠作為一個生產(chǎn)基地在馬駒橋投產(chǎn)。

2004年，北京工廠搬遷至亦莊并擴大了生產(chǎn)規(guī)模，引入了日本的濾殼制造標準，在業(yè)內(nèi)享有非常高端的濾殼加工水平，并逐步增加了過濾器濾芯產(chǎn)品的制造。

2020年，頗爾正式宣布Gas應(yīng)用產(chǎn)品在北京投入生產(chǎn)，將美國工廠的產(chǎn)線復制到北京，實現(xiàn)供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性，更好地服務(wù)中國本地的客戶。

2023年，北京工廠增加投產(chǎn)Gas應(yīng)用頂部安裝式的過濾器Gaskleen產(chǎn)線，并新增CMP產(chǎn)線，擴充了產(chǎn)品類別以滿足多樣化的市場需求。

憑借其產(chǎn)品的一致性、可靠性、過程控制和高質(zhì)量的優(yōu)勢，頗爾的過濾器產(chǎn)品贏得了廣大中國客戶的信賴。協(xié)同頗爾北京工廠和新落成的新加坡工廠，兩大制造基地將共同為中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供強有力的后方支持。

寫在最后

在全球芯片競爭如此激烈、地緣政治影響日益深遠的當下，頗爾公司于新加坡新建工廠的投產(chǎn)，猶如一劑強心針，將為亞太尤其是中國地區(qū)提供更加穩(wěn)定可靠的供應(yīng)鏈保障。這座耗資約1.5億美元的工廠，是頗爾堅定亞太市場擴張的強有力證明。隨著兩條光刻膠和濕法重要過濾器產(chǎn)線的落成，頗爾在亞太地區(qū)的四大產(chǎn)品線項目產(chǎn)能將得到大幅提升，供應(yīng)鏈也將迎來全面升級。

幾十年來的持續(xù)投入和蓬勃發(fā)展，彰顯了頗爾對中國市場的堅定承諾。隨著中國芯片制造工藝的不斷進步，頗爾高效的過濾技術(shù)將發(fā)揮更加關(guān)鍵的作用，憑借著深厚的技術(shù)積累和卓越的產(chǎn)品優(yōu)勢，頗爾將繼續(xù)深耕中國市場，助力中國芯片產(chǎn)業(yè)邁向更高水平。