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佳能光刻機(jī)現(xiàn)在是什么水平？探訪進(jìn)博會上的光學(xué)大廠

發(fā)布人：傳感器技術(shù) 時(shí)間：2022-11-23 來源：工程師 發(fā)布文章
進(jìn)博會的裝備技術(shù)展區(qū)，幾家光學(xué)大廠成為一道格外靚麗的風(fēng)景線，不僅是ASML這種光刻機(jī)制造商，還有在供應(yīng)鏈層級上涉足更上游的佳能、尼康。

我們還特別拍了個(gè)“光學(xué)大廠”的圖集，匯聚了包括ASML、佳能、蔡司、尼康等參展企業(yè)——雖然這些企業(yè)如果單就電子行業(yè)來看，涉足的層級和業(yè)務(wù)都有區(qū)別。

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像佳能這種公司的業(yè)務(wù)線相對龐雜，而且很多產(chǎn)品都還很知名，比如說相機(jī)、攝影鏡頭、打印機(jī)這些消費(fèi)電子產(chǎn)品。實(shí)際上，和芯片與顯示面板制造相關(guān)的光刻機(jī)、FPD曝光機(jī)、OLED蒸鍍機(jī)等一眾光學(xué)設(shè)備產(chǎn)品，這次并未出現(xiàn)在佳能的展臺上，畢竟那都是大件。佳能就這些技術(shù)展示了一些下游合作伙伴的產(chǎn)品，比如說折疊屏手機(jī)、OLED顯示屏等。不過有幸我們這次采訪到了佳能光學(xué)設(shè)備（上海）有限公司董事長兼總經(jīng)理牧野晶先生，聊了聊佳能的這塊業(yè)務(wù)，及佳能眼中半導(dǎo)體與顯示市場的未來。我們將這次采訪分作5個(gè)大的問題做個(gè)總結(jié)：

1.目前佳能公司的光學(xué)設(shè)備業(yè)務(wù)規(guī)模多大？

佳能公司的業(yè)務(wù)雖然很多，不過從財(cái)報(bào)依然能夠相對便捷地梳理出來。從佳能2021財(cái)年（截至2021年12月31日）年報(bào)來看，這家公司全年凈銷售額（net sales）3.5134萬億日元（約合305.51億美元），同比增長11.2%；營業(yè)利潤（operating profit）2819.18億日元（約合24.51億美元）——同比增幅達(dá)到了155.0%，還是相當(dāng)契合去年行業(yè)的牛市。這家公司的業(yè)務(wù)，從大方向可以分成打印（printing group）、影像（imaging group）、醫(yī)療（medical group）、工業(yè)與其他（industrial and others group）。佳能在消費(fèi)電子市場最知名的，應(yīng)該就是打印機(jī)和成像設(shè)備了——后者包括單反、無反相機(jī)、攝影鏡頭、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、多媒體投影機(jī)等。而我們最為關(guān)心的光刻機(jī)、蒸鍍機(jī)這類設(shè)備屬于其中的“工業(yè)與其他”。從2021年的營收情況來看，佳能的這項(xiàng)業(yè)務(wù)占到整個(gè)佳能公司營收的大約15.5%。該業(yè)務(wù)具體的產(chǎn)品包括了半導(dǎo)體光刻機(jī)、FPD曝光機(jī)、OLED顯示制造設(shè)備、真空薄膜沉積設(shè)備、die鍵合機(jī)等。其實(shí)佳能這家公司超過一半的營收都來自打印業(yè)務(wù)；成像業(yè)務(wù)的營收份額在18.6%。2021年報(bào)中，佳能提到存儲與邏輯芯片制造商，對于半導(dǎo)體光刻設(shè)備的需求很旺盛；當(dāng)時(shí)FPD顯示曝光設(shè)備需求也相當(dāng)強(qiáng)勁——畢竟2021年主要還是沉浸在LCD面板的瘋狂漲價(jià)潮中，即便從Q4顯示行業(yè)已經(jīng)開始面臨周期性衰退——而且衰退速度還非常之快，前不久國際電子商情就有過詳細(xì)報(bào)道。

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至少在2021年，佳能的業(yè)務(wù)線是全線看漲的。其中工業(yè)與其他板塊的營收5457.42億日元，同比增長18.2%。基于泛半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)鏈比較長，即便當(dāng)前整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)大趨勢出現(xiàn)衰退，上游的設(shè)備供應(yīng)商業(yè)績?nèi)匀环浅：?。即便看佳?022 Q3季報(bào)，這個(gè)業(yè)務(wù)板塊當(dāng)季仍然有18.5%的增長。如果從全球區(qū)域市場來看，佳能最大的市場在美洲，其次是歐洲、亞太地區(qū)，以及日本本國市場——這種營收分布在過去這些年還是相對穩(wěn)定的。只不過這是整個(gè)佳能公司的情況，其工業(yè)與其他板塊的銷售情況就不得而知了。牧野晶在接受采訪時(shí)說從2020年開始，中國（包含中國臺灣）就已經(jīng)是佳能顯示制造設(shè)備最大的市場，“相對來說，我們FPD面板制造行業(yè)都集中在亞洲地區(qū)。在亞洲，中國所占份額和比重是最高的，不管是曝光機(jī)還是蒸鍍機(jī)。”牧野晶說。基于此前LCD面板漲價(jià)潮，實(shí)際上去年曾有過一段時(shí)間，京東方的面板營收超過了Samsung Display。加上主要的LCD面板制造商都在大陸和臺灣，這種情況也比較容易預(yù)期。

2.佳能現(xiàn)在的光刻機(jī)是什么水平？

我們也詢問了，用佳能光刻機(jī)以后，foundry廠所能達(dá)成的最高工藝水平。牧野晶告訴我們佳能的KrF光源設(shè)備，波長248nm，“對應(yīng)到最小極限線寬是90nm”。不過佳能還有一些應(yīng)用新技術(shù)、更精密的設(shè)備，后文會有提及。就應(yīng)用于半導(dǎo)體制造方向，佳能在今年進(jìn)博會上介紹的，是自家的i-line和KrF光刻機(jī)——面向各種類型的芯片，而且不僅是狹義的芯片制造，也包括一些現(xiàn)代化的封裝技術(shù)。比如FPA-5520iV半導(dǎo)體i-line步進(jìn)式光刻機(jī)也做晶圓級封裝——主要針對一些多die封裝過程中，比如SiP封裝的substrate里面走線的RDL層；3D封裝中我們經(jīng)常聽到的TSV硅通孔。這些部分也需要微米、亞微米級別的線寬，自然就需要光刻機(jī)參與。還有像是FPA-3030i5a面向的是8英寸及以下尺寸晶圓的光刻機(jī)，當(dāng)代碳化硅、氮化鎵器件制造需要用到；以及FPA-3030EX6這種KrF光刻機(jī)，支持模擬芯片制造；FPA-6300ES6a則更多用于大規(guī)模生產(chǎn)DRAM、閃存等存儲設(shè)備（也支持各類傳感器、微處理器制造）。

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牧野晶說光刻機(jī)的應(yīng)用遠(yuǎn)不僅限在數(shù)字芯片制造的尖端工藝上?！跋裉蓟柽@種化合物基板，就和主流硅基晶圓不同。材質(zhì)上有差異，對于光刻機(jī)的要求也就不一樣。在這個(gè)領(lǐng)域，我們就有很多解決方案?！薄斑€有在半導(dǎo)體制造后端的先進(jìn)封裝，這部分對光刻機(jī)的需求也很高，我們在這方面就有很多的應(yīng)用?！蹦烈熬дf，“more than Moore還有很多廣泛的應(yīng)用。在這些領(lǐng)域內(nèi)，佳能會更新產(chǎn)品線，滿足客戶需求，相信我們的市場會越來越大?！?/span>其實(shí)從佳能提供的這些光刻機(jī)種類，也很容易理解，佳能光刻機(jī)業(yè)務(wù)的營收潛力巨大；尤其是在節(jié)能、減碳的大趨勢下——這對半導(dǎo)體整個(gè)產(chǎn)業(yè)而言都是營收增長點(diǎn)，尤其一些功率器件。相關(guān)半導(dǎo)體光刻機(jī)的部分，這次佳能于進(jìn)博會期間介紹的技術(shù)和產(chǎn)品，有兩點(diǎn)是我們認(rèn)為格外值得一提的。首先是近期佳能在推一個(gè)叫Lithography Plus的半導(dǎo)體光刻機(jī)解決方案平臺。佳能在介紹中說是基于技術(shù)積淀、海量制造數(shù)據(jù)，“在提升設(shè)備維護(hù)運(yùn)轉(zhuǎn)率的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體制造工藝的優(yōu)化，通過技術(shù)與數(shù)據(jù)優(yōu)勢，提升光刻機(jī)的生產(chǎn)效率”。聽起來頗有點(diǎn)“計(jì)算光刻”的意思，雖然不清楚有沒有應(yīng)用AI之類的技術(shù)。牧野晶說，這一平臺的功能很多，像是“針對工廠復(fù)數(shù)臺設(shè)備，比如8臺、10臺，可以做設(shè)備統(tǒng)一管理?！薄昂唵慰偨Y(jié)：按照目的來分類，一個(gè)目的是提高生產(chǎn)性能，另一個(gè)目的是提高良率；從生產(chǎn)線角度，則做到一是讓設(shè)備不要有故障，另一個(gè)是即使發(fā)生故障也能讓設(shè)備很快恢復(fù)，最終做到讓設(shè)備維持運(yùn)作的狀態(tài)時(shí)間越來越長。”縮減客戶停機(jī)時(shí)間或盡可能不停機(jī)，似乎是各類設(shè)備制造商一直以來的目標(biāo)，尤其是此類精密設(shè)備。而在提升良率的部分，“光刻機(jī)的菜單里面有很多參數(shù)，有些參數(shù)需要做精細(xì)調(diào)整?！蹦烈熬дf，“把參數(shù)調(diào)好，才能發(fā)揮設(shè)備100%的效力。當(dāng)然這也不光是設(shè)備的問題，還和材料和其他周邊相關(guān)。”而Lithography Plus的存在就是解決這些問題的，基于過往經(jīng)驗(yàn)和大量數(shù)據(jù)的匯總，“我們會給客戶提供推薦，通過這個(gè)平臺告訴客戶做這樣的產(chǎn)品、可能這樣設(shè)定比較好，能節(jié)省客戶很多的時(shí)間?！?/span>另外值得一提的是，佳能在做一種“納米壓印”光刻技術(shù)——達(dá)成光刻的方法和“光學(xué)曝光完全不一樣”，“類似于蓋章，沒有復(fù)雜的光學(xué)元器件”，不是通過圖案mask（掩模板）后微縮曝光，而是一種“等比例”的技術(shù)，“reticle上面是多少納米，壓在晶圓上面就是多少納米”；同時(shí)，“納米壓印的圖案每一層都一次壓印成形，不像傳統(tǒng)光刻會用到SADP/SAQP（多重曝光）等復(fù)雜工藝”。其特點(diǎn)在于制造成本更低，而且耗電量也遠(yuǎn)低于EUV光刻機(jī)。雖然我們不清楚這種等比例的光刻，掩模板究竟要怎么做；而且其原理決定不能進(jìn)行多重曝光，又如何達(dá)成更小的pitch；不過牧野晶說，當(dāng)前這類設(shè)備還沒有到量產(chǎn)階段，但“我們相信如果這個(gè)設(shè)備能夠成功量產(chǎn)的話，將具有革新意義，壓倒性地降低邏輯電路生產(chǎn)成本”。“這個(gè)設(shè)備目前還在做量產(chǎn)評價(jià)，目前十幾納米已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)?！薄拔覀兿嘈艑硎悄軌蜃龅降摹！?/span>

3.面對半導(dǎo)體光刻機(jī)供不應(yīng)求的市場現(xiàn)狀，佳能是怎么做的？

“無法按照客戶希望的交期來供貨，這是事實(shí)?！蹦烈熬дf，“原因之一當(dāng)然和產(chǎn)能有關(guān)。另一個(gè)原因是光刻機(jī)生產(chǎn)需要很多零部件。目前這些零部件的供給也存在問題?！?/span>“我們造光刻機(jī)，生產(chǎn)能力和零部件有關(guān)；同時(shí)也和我們自己有關(guān)，比如制造場所、員工數(shù)量夠不夠等?！?/span>“不過前一陣日本那邊也有新聞報(bào)道，我們的半導(dǎo)體光刻機(jī)工廠有擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃?！边@應(yīng)該是10月份的一則消息，當(dāng)時(shí)佳能宣布要投資超過500億日元在日本新建一座半導(dǎo)體設(shè)備工廠，目標(biāo)是將半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)能提升一倍。據(jù)說這是佳能21年來首次擴(kuò)大光刻機(jī)生產(chǎn)線。“計(jì)劃是在2025年投產(chǎn)。關(guān)于光刻機(jī)部品、零部件相關(guān)的問題，我們在和供貨商溝通交流，希望能夠加快供貨的速度?！蹦烈熬П硎?，“同時(shí)我們還在想辦法，實(shí)現(xiàn)部品零部件供應(yīng)商的多樣化，以前只有一兩家供貨的，現(xiàn)在去找第三家、第四家?！?/span>

4.作為FPD曝光機(jī)和OLED蒸鍍機(jī)供應(yīng)商，佳能如何看待顯示行業(yè)寒冬？

相較于半導(dǎo)體光刻機(jī)，顯示面板設(shè)備其實(shí)更能算作佳能主場。尤其OLED蒸鍍機(jī)——從市場份額來看，應(yīng)當(dāng)還沒有敵手；而曝光機(jī)市場，則基本與尼康長期保持對半分。進(jìn)博會期間，佳能也介紹了幾款面向8代和6代基板的FPD曝光機(jī)，以及來自Canon Tokki的OLED真空蒸鍍機(jī)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)設(shè)備應(yīng)用。顯示面板的上游制造設(shè)備市場和半導(dǎo)體制造還是不大一樣的，比如說佳能雖然和尼康對半切分FPD曝光機(jī)市場，但兩家的技術(shù)路線也大相徑庭。牧野晶說佳能的FPD曝光設(shè)備目前用的是MPA（Mirror Projection）方式，“是反射式的等倍投影”；技術(shù)特點(diǎn)在于“不會有拼接曝光產(chǎn)生的顯像不良影響，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)效率”；“一次性曝光的高生產(chǎn)性和高品質(zhì)的顯示性能，是佳能的優(yōu)點(diǎn)”。而在OLED蒸鍍機(jī)方面，牧野晶介紹說其核心技術(shù)特點(diǎn)在于“蒸鍍技術(shù)是高真空環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的。因此在真空環(huán)境下，Tokki蒸鍍機(jī)所擁有的長時(shí)間生產(chǎn)穩(wěn)定性、高精度對位性能、高精度真空搬送性能和蒸鍍性能，都是Canon Tokki的核心技術(shù)所在”。

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對于顯示行業(yè)正面臨周期性下滑的問題，“我個(gè)人對于這個(gè)市場的觀點(diǎn)是，因?yàn)轱@示面板市場需求是周期性的，一個(gè)新產(chǎn)品出來以后，到市場達(dá)到飽和，然后下行，這是周期性規(guī)律——這么多年來顯示行業(yè)都是這樣規(guī)律波動的。”牧野晶說，“我們對這個(gè)市場未來狀況仍保持樂觀態(tài)度?！?/span>“因?yàn)轱@示產(chǎn)品本身的特性，是隨著新產(chǎn)品出現(xiàn)帶來新的需求。比如以前電視主流尺寸是32寸、40寸，然后出現(xiàn)了65寸、75寸的電視機(jī)，尺寸變大帶來新的需求。OLED電視也已經(jīng)開始進(jìn)入人們視野；還包括新形態(tài)的手機(jī)，采用折疊屏、卷曲屏，也帶來了更多新的市場需求?！蹦烈熬д劦剑斑@其中，我們特別看好OLED面板的應(yīng)用，我相信它能引領(lǐng)未來新顯示器件的變革?！?/span>“OLED越做越薄，可以做柔性的、可撓的或者透明的。未來應(yīng)用場景會有大的突破。”“還有像是車載市場的需求”，“OLED特性帶來新產(chǎn)品形態(tài)，我們認(rèn)為是很值得被期待的。而且我們從合作伙伴和客戶的布局來看，他們的生產(chǎn)稼動率也呈現(xiàn)出成長態(tài)勢?！?/span>

5.對中國未來的市場怎么看？

“我在中國負(fù)責(zé)光刻機(jī)業(yè)務(wù)已經(jīng)17、18年了。在這個(gè)過程里，也和中國市場、中國客戶之間形成了非常良好的合作伙伴關(guān)系。”牧野晶說，“這其中佳能的客戶有中國企業(yè)，也有在中國市場的韓國、歐美企業(yè)?！?/span>看中國未來5年的市場，就行業(yè)本身，“我覺得不管是半導(dǎo)體還是顯示相關(guān)的，我都堅(jiān)信這個(gè)市場的成長是切實(shí)、肯定的?！薄帮@示面板市場暫時(shí)在下滑、半導(dǎo)體市場應(yīng)用方向之一的智能手機(jī)銷量也有些低迷，但這都只是和去年非常好的市場表現(xiàn)做對比。整體上來看，我覺得成長趨勢是不會變的?！?/span>

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“半導(dǎo)體市場里，普通消費(fèi)者了解CPU、存儲產(chǎn)品比較多。但半導(dǎo)體應(yīng)用其實(shí)是非常廣泛的，比如電源管理、各種傳感器、通信等。這些都是潛在增長點(diǎn)。”如本文第一部分所述，這些也都是佳能光刻機(jī)當(dāng)前覆蓋的下游市場。而“從中國國家的潛能角度來看，中國人口眾多，是非常大的市場?，F(xiàn)在中國經(jīng)濟(jì)也在發(fā)展階段，大家都有能力消費(fèi)中高端產(chǎn)品了?！蹦烈熬Э偨Y(jié)說，“對我們來說，我們的認(rèn)知是這個(gè)市場會一直往上增長。而現(xiàn)在的市場，只是在增長過程中的一些調(diào)整而已?！?/span>

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