在全球光刻設(shè)備產(chǎn)業(yè)中,盡管荷蘭的ASML憑借其極紫外(EUV)技術(shù)成為高端芯片制造的核心供應商,但日本的光刻機巨頭——尼康(Nikon)與佳能(Canon)依然在全球半導體生態(tài)中扮演著至關(guān)重要的角色。雖然它們在最先進制程節(jié)點(如7nm及以下)上已不再領(lǐng)先,但在成熟制程(90nm、65nm等)、封裝光刻、圖像傳感器制造與先進封裝(Advanced Packaging)等應用領(lǐng)域,日本企業(yè)仍擁有穩(wěn)定市場份額與深厚技術(shù)底蘊。
尼康(Nikon)——從光學巔峰到封裝支柱
尼康在光刻機領(lǐng)域的發(fā)展歷史可追溯至1980年代初。依托其在光學系統(tǒng)和精密對準技術(shù)方面的優(yōu)勢,尼康在1990年代中期曾一度與ASML和美國的GCA三足鼎立。在193nm干式光刻領(lǐng)域,尼康的NSR系列深紫外設(shè)備廣泛應用于DRAM與邏輯芯片的制造,其重疊精度、分辨率和穩(wěn)定性都處于世界一流水準。
然而,進入21世紀后,隨著ASML引領(lǐng)浸沒式光刻技術(shù)(ArFi)并最終推出EUV光刻系統(tǒng),尼康未能及時轉(zhuǎn)向新技術(shù)路線,導致其在先進制程市場份額不斷被壓縮。尤其是10nm及以下節(jié)點的制造,幾乎完全由ASML壟斷,尼康逐漸退出先進制程的主戰(zhàn)場。
盡管如此,尼康并未放棄光刻業(yè)務,而是戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)向成熟制程與先進封裝。當前,NSR-S635E等機型仍廣泛用于圖像傳感器(CIS)制造、電源管理芯片(PMIC)生產(chǎn)以及RF器件封裝。這些市場雖然技術(shù)門檻低于EUV,但對設(shè)備的產(chǎn)能穩(wěn)定性、對準精度與工藝靈活性要求極高,恰好契合尼康的傳統(tǒng)優(yōu)勢。
此外,尼康也積極拓展在面板級封裝(PLP)與晶圓級封裝(WLP)領(lǐng)域的業(yè)務。例如在FOPLP(扇出型面板級封裝)中,其高分辨率對準系統(tǒng)可用于小尺寸元件的再布線(RDL)工藝,與新一代AI芯片、移動處理器的封裝需求高度契合。尼康還在MEMS(微機電系統(tǒng))、LED晶圓制造等新興市場保持技術(shù)滲透。
技術(shù)上,尼康保持對投影鏡頭系統(tǒng)與步進掃描平臺的持續(xù)優(yōu)化,其對準系統(tǒng)采用多軸主動伺服控制,結(jié)合干涉儀反饋系統(tǒng),可實現(xiàn)亞微米級別的工件移動控制,適用于大批量封裝芯片生產(chǎn)。此外,其曝光系統(tǒng)已支持多種光源,包括傳統(tǒng)的i-line與KrF,以及部分193nm系統(tǒng),為不同制程需求提供靈活解決方案。
佳能(Canon)——封裝光刻的隱形冠軍
相比尼康,佳能在光刻設(shè)備業(yè)務的市場可見度稍低,但在特定領(lǐng)域卻擁有極高的市占率。佳能同樣起步于1980年代,其FPA(Fine Pattern Aligner)系列設(shè)備在封裝光刻與中小型晶圓廠中使用廣泛。不同于投影式光刻機,佳能更專注于掩模對準式(mask aligner)光刻系統(tǒng),尤其擅長處理大視野、低成本、高效率的曝光任務,廣泛服務于封裝基板、功率半導體和化合物半導體領(lǐng)域。
佳能在Chip-on-Wafer(CoW)、Chip-on-Substrate(CoS)、Fan-Out封裝等復雜堆疊結(jié)構(gòu)的光刻任務中具有穩(wěn)定的工藝能力。其設(shè)備通過高強度LED曝光源結(jié)合真空吸附對準平臺,可以在較大面積上維持高重復精度和對準穩(wěn)定性。特別是在RF芯片封裝和車載功率模塊封裝中,佳能系統(tǒng)以其工藝穩(wěn)定性和維護成本低著稱,是不少中小型晶圓廠和封裝廠的首選。
近年來,佳能也開始向納米壓印光刻(NIL)進軍,該技術(shù)不依賴傳統(tǒng)光刻膠顯影與曝光步驟,而是通過模具將圖形直接“壓印”在目標材料上,實現(xiàn)超高分辨率、低成本圖案轉(zhuǎn)移。佳能將該技術(shù)定位于新型顯示、AR/VR光波導、微透鏡陣列、甚至部分生物芯片制造,試圖在非傳統(tǒng)半導體制造中開拓新藍海。
日本光刻設(shè)備廠商的全球意義
在當前全球半導體供應鏈高度分化與精細化的趨勢下,日本光刻機巨頭盡管不再主導先進節(jié)點,但其在成熟工藝可靠性、高性價比、系統(tǒng)集成與封裝靈活性方面仍具有不可替代的地位。尤其對于需要大量穩(wěn)定成熟制程設(shè)備的應用,如圖像傳感器、功率半導體、車載電子、射頻通信、LED等,日本廠商提供的是兼顧性能、成本與工藝多樣性的解決方案。
此外,日本廠商依托本國極為完備的上游材料和核心部件體系(如光刻膠、掩?;?、精密電機、投影透鏡、激光器等),在設(shè)備供應鏈穩(wěn)定性方面具有天然優(yōu)勢。即便在復雜的國際貿(mào)易格局中,日本光刻設(shè)備仍能保證長期技術(shù)服務與配套支持,維持較高客戶黏性。
總結(jié)
總體而言,日本的尼康與佳能雖然在先進制程光刻市場已失去主導地位,但在成熟工藝、封裝工藝與新興微納加工領(lǐng)域仍保持全球領(lǐng)先地位。隨著人工智能、車載電子、5G通信與物聯(lián)網(wǎng)的興起,傳統(tǒng)與封裝制程將持續(xù)擴展需求,為日本光刻設(shè)備制造商提供了穩(wěn)定且可持續(xù)的發(fā)展空間。