国内半导体设备需求不断攀升，这一环节不可忽视！
引言： AI浪潮正驱动全球半导体设备市场高速增长。SEMI的数据显示，2024年全球半导体设备总销售额预计将达到创纪录的1090亿美元，同比增长3.4%。与此同时，中国作为全球最大的半导体设备消费市场，正在加速采购半导体设备。据日经亚洲的报道，今年2月至4月，中国市场占应用材料公司销售额的43%，同比增长22%；Lam Research今年第一季度的销售额中，中国市场也占据了42%，同比增长20%。SEMI预估，2024年运往中国大陆的设备出货金额预计将达到350亿美元。
然而，半导体设备的庞大和复杂性对物流提出了严峻挑战。据了解，仅交付一台EUV光刻机就需要三架波音747货机、40个货运集装箱和20辆卡车。这台校车大小的设备由100,000个零件组成，重近200吨，价值高达几亿美元。可见，物流将在半导体产业链中将发挥着越来越重要的角色。
谈及物流，就不得不提到该领域的一个世界级巨头——Kuehne+Nagel 德迅物流。这家1890年在德国不来梅成立的百年企业，如今在全球空运、海运物流运输领域均排名第一 ，在合同物流方面，它也稳居行业第二的宝座。1979年，德迅物流踏入了中国市场，开启了其全球化布局的新篇章。面对中国强劲的半导体市场物流需求，德迅正在采取一系列积极措施以应对市场的变化。
让半导体设备“飞”起来
半导体行业是高度资本密集型的，对于投资高达数十亿美元的晶圆厂而言，保持24/7全天候全面运营是竞争力和价值的体现。其中，设备的及时运输不仅是保持生产连续性的关键，更是缩短市场上市时间、加快技术迭代步伐的决定性因素。一旦高精度的半导体设备未能按时到达，其影响将远远超出晶圆厂的范畴，甚至可能波及整个芯片设计产业链。
2023年，德迅在美洲、欧洲和亚洲之间新增了三个包机连接点。这是德迅为应对半导体等行业增长需求而作出的新举措。从去年10月23日开始，德迅的大飞机“激励号”波音747-8F开启环球飞行航班，每周两班从亚特兰大和芝加哥到阿姆斯特丹再到台北的航线。 中国台湾，作为全球领先的芯片制造商基地，产能约占全球半导体行业的20%，对全球半导体产业的贡献至关重要。通过连接台湾与比荷卢地区，德迅可为半导体行业的客户提供自营运力，同时遵循最严苛的服务标准。
借助广泛的网络和专门的半导体专业知识，德迅的“激励号”成功完成了某晶圆厂所需的离子注入设备从波士顿安全运送到都柏林的跨国运输任务。
离子注入设备主要用于将离子注入半导体晶圆，是一种大型精密设备，其运输需要装在18个超大木箱中。运输离子注入设备是一项极具挑战的任务！任何轻微的运输延误都可能扰乱晶圆厂的生产计划，设备的任何损坏都可能导致重大经济损失。
为此，德迅公司精心制定了运输方案，在接送和到达时，往返于航空汽车设施的运输是经由德迅验证的、具备半导体货物运输资质的陆路卡车运输公司安排的。训练有素的德迅工作人员在发货现场监督装载，并监督机场的安全交接。在确认了货物的状况后，现场的工作人员将照片和清单上传到德迅的数字化应用程序myKN。客户能够使用myKN应用程序持续查看运输文件并实时跟踪设备的运输过程。所有航线均使用专业的航空承运人通过商用 B747 货机进行。
最终，德迅团队成功将设备安全运送到了都柏林，并按时交付给了晶圆厂，离子注入设备状况良好，并符合客户规定的每一项要求。
对于中国半导体行业乃至全球半导体产业来说，德迅物流的“激励号”的布局，不仅极大地提高了半导体设备的物流效率，而且为整个行业的稳定增长和未来发展注入了强大的动力。这一战略性举措充分展现了德迅对其创新理念、高效运作和全球战略的坚定承诺。同时，它也彰显了德迅在全球物流竞争中的敏锐战略洞察力和行业领导地位，展示了公司在应对全球市场变化时的灵活性与创新实力。
半导体物流不仅要快，更要专业
在半导体产业中，物流服务的迅速性固然重要，但更为关键的是其专业性。
半导体制造设备，通常价值高达数百万甚至上亿美元，非常敏感且易受损害。半导体制造设备可能对振动、温度和压力波动、湿度、光线、冲击甚至重力敏感。“所有条件都必须在运输过程中得到保证，例如，道路上的谐振频率实际上会粉碎工具内部的镜子，这要求运输的设施必须有专门的空气减震器。”德迅大中华区高科技与半导体大客户服务经理Sam Zhu表示，“此外，较短的跑道意味着更高的重力，因此机场的选择可能必须基于设备的灵敏度。”他补充道。
为何德迅能够在半导体供应链物流中独树一帜？背后的原因主要在于德迅对SemiconChain的质量标准的高度关注。
Sam告诉半导体行业观察，德迅特别推出了专为半导体行业量身定制的全球SemiconChain网络及物流解决方案。 SemiconChain不仅是一套质量标准，用以保障全球物流网络的流程标准化、持续改进和服务卓越，还包括全球25个关键所在地的集成网络，融合了ISO 9001-2015和IATF 16949全球质量标准。
“这保证了半导体货物始终以标准化、稳健的方式运输，并提供完整的跟踪可见性。”Sam谈道，“例如，当客户需要将一台高精密的半导体设备运送到中国大陆时，德迅会通过其在全球的SemiconChain中心之一（如新加坡、日本）进行操作，由专业培训且资质认证的物流团队负责处理。“
在创新方面，德迅基于其丰富的行业经验和全球网络，与半导体行业客户紧密合作，深入了解半导体供应链的全球足迹，以定制相关的物流产品。SemiconChain这一全球贯彻的质量标准本身就是一项创新。此外，德迅还提供了一系列的可视化数字平台，如myKN和半导体Checklist、风险缓解工具等应用程序， 来规划、监控和记录整个物流过程，确保货物在运输过程中的安全性和可靠性。
结语
面对国内对半导体设备需求的不断攀升，德迅正在从物流这一环，为半导体产业链的安全稳定运作保驾护航。
得益于快速响应的大飞机“激励号”、全球性的SemiconChain标准，可视化数字平台与技术，以及专业的物流服务团队，德迅将为半导体行业的持续增长和技术创新提供关键支持。“我们需要协助保障供应链正常运转，确保投资巨大的晶圆厂保持24/7全天候全面运营，并且不会因物流问题而中断。”Sam向记者表示。
半导体行业的“良率之殇”
身处后摩尔时代，半导体行业正面临着一场艰苦的“良率”战斗。随着芯片越来越复杂化，晶体管密度成倍增加，芯片制造良率管理难度也呈指数级增长，特别是对于那些追求先进制程的晶圆厂而言，更是会成为致命伤。
良率：半导体工厂的生命线
良率是半导体工厂的核心竞争力所在，也被称为是半导体工厂的“生命线”。
半导体良品率是实际生产的芯片总数与一个晶圆上最大芯片（集成电路）数的百分比，换句话说，良率是实际生产的数量与投入的总数量之比。良品率越高，生产率就越高，良率直接影响着成本和产能利用率。因此，提高良品率在半导体行业非常重要。同时，良率也是评估企业竞争力的重要标志之一，直接反映了制造过程的稳定性和产品质量的可靠性。
在逻辑芯片领域，按着摩尔定律的指引，目前能够实现量产的最先进工艺是3纳米。在该领域，台积电和三星是两大主要的玩家，两家在这场3nm之战中展开了激烈角逐。
三星于2022年6月率先宣布3nm量产，比台积电早几个月。三星是业界率先在3nm中引入栅极环绕 (GAA) 工艺的厂商，相比之下，台积电仍然采用FinFET晶体管架构。但是三星却在良率上遭遇了滑铁卢，虽然三星近日否认了韩媒ZDNet Korea所报道的，三星3nm良率低于20%的消息，然而由于良率问题，三星3nm确实流失了大量客户。
谷歌的Tensor处理器在第四代之前都委托给三星电子代工部门，但从引入 3nm 工艺的第五代开始，就转向了台积电。三星自家的Exynos 2500芯片也深受良率困扰，6月25日，知名分析师郭明錤在X（原推特）平台上发布社交动态评论，称由于三星自研的Exynos 2500处理器3纳米芯片良率低于预期而无法出货。
预计今年，包括智能手机、服务器、人工智能等在内的Fabless公司及IT大厂都将开始将3nm作为主要制程。在良率这个重要的考核指标面前，由于台积电的领先优势，预计将获得大部分大厂的3nm订单，这将有可能进一步拉大台积电与三星电子的市占率差距。
然而，即使是台积电，目前其3nm工艺的良率相较上一代也并不高。台积电目前也在积极提升3nm的良率。
良率低的问题不仅限于逻辑芯片领域，存储芯片也面临着同样的挑战。生成式AI正在消耗大量的HBM存储芯片，但是良率一直是Nvidia GPU芯片大规模量产的拦路虎之一。据路透社报道，三星的高带宽存储HBM3芯片的生产良率约为10%~20%，而SK海力士的HBM3良率可达60%~70%。在传统的DRAM存储方面，三星第五代10纳米级（1b）制程DRAM的良率未达业界80%至90%的一般目标，迫使三星在上个月成立专门工作小组以解决这一问题。
而接下来，生成式AI还在滚滚向前，对芯片算力的需求望不到底。为了获得更高性能、更高算力的AI芯片：
一方面，逻辑厂商正在积极向2nm工艺突破，台积电和三星目前都计划在2025年开始2nm大规模量产，与此同时，还在发力FOPLP（扇出型面板级封装）等先进封装技术；
另一方面，存储厂商也在大力投入下一代HBM（即HBM4）的研发，各种先进的技术也在考虑当中，例如混合键合。
可想而知，届时良率又会成为一大难关。据《韩国经济日报报道》，SK海力士正在招聘数十名与HBM相关的职位，在其招聘启事中显示，希望寻找芯片专家能够通过改进代工工艺和测试逻辑芯片，进而提高HBM芯片的良率。
良率低是半导体厂商普遍面临的难题，也是制约芯片产业发展的瓶颈。从经济学角度上讲，提升芯片良率也可以视为摩尔定律的另一种延续。 如何在新技术不断推陈出新的背景下，提高良率，成为每一家半导体厂商必须解决的关键问题。
良率提升，为何如此难？
想要提高良率，首先要明确导致良率低的原因有哪些？影响半导体制造良率的因素众多，但无外乎“人、机、料、法、环、测” 。
具体而言：
人：操作人员的技术水平和操作规范性直接影响生产过程的稳定性机：半导体制造设备的精度和稳定性直接影响芯片的微观结构和尺寸料：原材料的纯度和一致性影响芯片的质量法：工艺参数控制和操作精度对良率至关重要环：生产车间的环境因素会影响芯片的制造过程测：测试设备性能和测试方法影响良率评估的准确性然而，随着芯片制程不断向先进制程迈进，影响良率的因素更是让人“难以捉摸”：
一方面，工艺的进步所涉及的工艺步骤和材料种类增多，芯片上的缺陷种类也越来越繁多，而且缺陷成因复杂，难以分析和排查。另一方面，新工艺、新材料、新设备的不断引入也给良率提升带来了新的挑战。此外，提升良率需要投入大量的资金和人力，包括研发投入、设备投入、人才培养等。而且一些先进的检测和分析手段也需要较高的成本。
这也是为何行业每往前迈进一个制程，良率都愈发难以提高。
为了提高良率，行业绞尽脑汁
为了提高半导体制造的良率，行业各方正不遗余力地进行多方面的优化和创新。
减少污染物： 半导体的纷繁复杂的多个工艺步骤过程要用到大量的气体和溶液，作为半导体制造的“血液”，这些气/液体的纯度和可靠性在很大程度上决定着半导体器件的性能品质和良率。根据业内人士估计，污染造成的产量损失高达50%。
污染控制是半导体制造过程中至关重要的一环。如果气体和溶液中存在污染物，例如颗粒、杂质等，就会导致芯片出现缺陷，降低良率，甚至造成芯片报废。因此，如何有效去除这些污染物，确保“血液”的纯净，是半导体制造面临的重大挑战。
为了满足产业对先进工艺的迫切需求和对良率提升的挑战，全球过滤、分立和纯化解决方案的专家，颇尔公司（Pall corporation）近年来持续加大投资，去年，颇尔位于北京工厂的Gaskleen和Profile II双产线正式投产上市，今年6月份，颇尔又宣布新加坡工厂投产，新增了Litho光刻和WET湿法化学两条重要的过滤器产品线，可为当下先进工艺节点的逻辑和存储芯片制造提供强有力的支持。
颇尔北京气体过滤产品
颇尔能够提供全系列的半导体过滤器，涵盖CMP过滤器、光刻过滤器、气体过滤、气体纯化系统、超纯水过滤器、湿式蚀刻过滤器等等，这些强大的过滤器具有先进的纳米级杂质拦截功能，可在不同的关键工艺中清除颗粒、杂质等污染物，确保芯片的高品质和高良率。此外，高效的过滤技术可以减少污染物对设备的损害，延长设备的使用寿命，降低维护成本。
工艺优化： 工艺优化是提高良率的基石。通过不断改进制程工艺，提高生产工艺的精度和可控性，减少缺陷的发生。例如，采用EUV光刻技术、3D封装/Chiplet/CoWos等各种先进封装技术等先进工艺。
引入AI和大数据分析技术： 在半导体制造过程中，存在着大量的工艺参数和生产数据。借助AI、大数据等新兴技术实现更高的良率和更少的投入，已经成为行业共识。半导体工厂的数据管理向智能化升级是大势所趋。
工程智能（EI）、计算机集成制造（CIM）、制造执行系统（MES）等工业软件是半导体制造的重要工具。随着AI和大数据技术的融入，这些软件也在不断升级，为半导体工厂提供更加智能化的功能。在智能制造模式下，生产过程更加透明、可控，生产效率和产品质量得到显著提升。
自动化升级： 减少人为操作环节，降低人为操作失误导致的缺陷率是提高良率的重要手段。自动引导车（AGV）、天车和自主移动机器人（AMR）的引入，正在加速半导体制造迈向智能制造的新时代。自动化设备的应用，可以有效减少人为操作环节，将工人从繁重的体力劳动和重复性工作中解放出来，从而降低人为操作失误导致的缺陷率，提高生产效率和产品质量。
由此可以看出，提高半导体制造良率是一项复杂的系统工程，需要半导体厂商从材料、工艺、设备、管理等多方面入手，不断创新和改进，才能有效降低缺陷率，提升产品竞争力。
结语
当今，良率提升成为半导体产业发展的核心驱动力之一。我们也看到像颇尔这样的过滤器厂商积极进取，扩产建厂，不断提升过滤技术的水平和产能，为先进工艺的应用和良率的提高保驾护航。
相信通过全产业链协作，持续攻坚克难，半导体行业一定能够不断提升良率水平，推动行业高质量发展，为全球经济增长贡献更大的力量。
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