半導體設備

半導體設備訂貨/出貨比(B/B值)是研究全球半導體產業景氣的重要指標之一，當B/B值小於1時，表示接單金額低於出貨金額，顯示半導體未來市場景氣趨緩，廠商可能會減少設備投資金額。【圖1】所示為2011年3月到2012年3月的北美半導體設備B/B值，B/B值自2011年9月跌落至波段低點0.71後，2011年10月開始反彈向上，2012年2月突破1.0，數值已達到1.01，3月份則延續成長趨勢，B/B值高達1.13，顯見全球半導體製造業已開始增加製程升級的投資，以及先進產能的擴充，以因應2012年後回流的訂單。

透過改變電晶體結構與材料並結合新的製程技術，半導體元件持續朝1奈米乃至埃米（0.1奈米）世代邁進，其中乾蝕刻製程扮演刻劃電路結構之角色。此外，2020年乾蝕刻設備銷售額位居地二，已逼近微影製程之曝光設備。以上，可見乾蝕刻製程與設備於半導體技術發展與設備市場上之重要性。本文主要針對乾蝕刻設備，依全球市場與主要供應商、標竿廠商Lam Research之市場與技術布局等分述說明，並介紹該公司近期發布Equipment Intelligence所具備之四大關鍵技術，供國內半導體設備業者於研發與市場布局時之參考。

滾珠螺桿與線性滑軌為我國高科技精密機械產業常用的兩項傳動元件。受惠全球經濟穩健復甦，國內半導體等終端產業需求帶動，2021年我國滾珠螺桿的產值成長率超過四成、進口與出口雙雙大幅成長超過五成。前三大進口國依序為日本、中國大陸與德國，前三大出口國依序是中國大陸、日本以及南韓。線性滑軌的產值與出口值成長幅度皆超過四成，進口值成長幅度甚至高達七成。前三大進口國依序是日本、中國大陸與德國，前三大出口國依序為中國大陸、荷蘭以及義大利。

高雄支援南科半導體科技廊道，將依材料、設備、投資、人才四大面向進行討論。有關高雄「半導體先進材料與零組件園區」，建議設置半導體產業服務平台

原子級氣相沉積技術(Atomic Layer Deposition, ALD)目前已被使用製作細小線路或高深寬比溝槽的鍍膜設備，其優勢為幾近無針孔和缺陷、雜質少的鍍膜品質、可精準控制薄膜厚度、極高的階梯覆蓋率與絕佳的膜厚均勻性。然而受限於坊間的設備型貌，ALD僅限用於晶圓鍍膜。而筆者團隊設計之方形腔體，除可置入晶圓外，亦可放入玻璃基板與IC承載盤，進而增加ALD的應用領域。本文將介紹藉由ALD製作保護層，應用於光電產業或先進封裝元件上，可有效地提升元件的保護效果與可靠度。

台積電在日合資成立之子公司JASM (Japan Advanced Semiconductor Manufacturing)，於今(2024)年2月舉行開幕儀式，為當地帶來的明顯變化催生了「半導體Bubble」一詞，成為近年台日產業合作的標竿案例之一。半導體先進製程技術的發展需仰賴製造端的技術、最先進的設備及材料，台日過往各自發揮所長，由日本提供半導體製程設備及材料、台灣進行半導體的生產，再將成品輸出至日本，用以製造車輛及電子裝置等最終產品的合作模式。近年日本在地緣政治動盪下，產業布局以國際合作，積極補強先進半導體製造的缺口及考量國家安全，建立半導體供應鏈韌性強化方針及出口管制規則兩大方向為主。透過觀察日本的產業布局方向，認為現有台日合作模式短期內應不會有太大改變。且因JASM為彌補日本製造能力缺口的重要一步，帶來嶄新的台日合作模式，預期可將此經驗擴散至供應鏈上下游，在半導體設備產業面將能有更進一步的合作，包含共同提高製造及設備的自動化程度、共同達成淨零碳排目標等。

AI相關新興需求為2023年下滑的半導體設備市場帶來成長動力，根據KPMG調查，AI被視為2024年推動產業營收成長幅度的第二名，僅次於車用電子。因終端產品對小型化、高速運算及低功耗需求持續提高，隨著前段製程面臨摩爾定律物理極限，在成本與技術考量下，後段的封裝製程成為產業發展的焦點。由於對高效能運算、AI及自駕車等新興應用的需求上升，根據Yole報告指出，先進封裝市場占比將可能在2025年超過50%，超越傳統封裝占比，且預期將持續成長。根據日本調研機構GNC預估，全球先進封裝設備市場預期從2019年的22億美元成長至2027年的77億美元，CAGR達17%。由於先進封裝對立體堆疊的需求，導入前段製程中會使用到沉積、曝光及蝕刻等設備，這些設備同時也具有較高的市場占比，故在先進封裝設備領域仍是由美日歐廠商佔據主導地位。惟封裝製程設備客製化需求高，加上異質整合的過程牽涉多項產品及製程，故相較傳統封裝需要廠商間更多的共同協作，在台積電供應鏈在地化需求下，預期先進封裝設備為國內設備廠商具發展潛力之方向。

2019年全球8吋晶圓月產能約570萬片，至2022年需求將增至650萬片，增幅14%。台積電、聯電、世界世進之8吋產能滿載且供不應求。

2020年受到新冠狀病毒疫情衝擊，SEMI預估本年全球半導體設備需求年增率僅為3%。

在電動車、5G等應用的帶動下，全球對化合物半導體的需求持續強勁。為了滿足市場需求，除了需生長出高品質的碳化矽晶錠以便加工成晶圓外，完成磊晶的晶圓需再進入元件製造產線進行in-line製程加工，才可製成應用端所需的晶片。而碳化矽的材料特性，使得設備商在技術發展上面臨不少挑戰。我國目前已具備部分矽基半導體in-line製程加工能量，雖然碳化矽與傳統矽晶圓在材料特性上具有一定之差異，但在整體in-line製程上仍有高度相似之處。鑒於化合物半導體未來發展性，以及為了更完整地串接國內整體化合物半導體產業能量，建議我國業者可透過科技研發資源，針對碳化矽與矽製程所需之規格差異、量能落差以及製程差異，強化技術研發的投入力道與規模。