先進製程推動再生晶圓需求

矽片按照在晶圓廠的應用場景不同, 可以分為兩大類:  1) 正片 (Prime Wafer) 被直接用於半導體加工, 包括拋光片, 外延片等. 2) 用於監控測試的包括控片 (monitor wafers), 擋片 (dummy wafers) /測試片 (Test Wafer).

制造晶圓的精細要求極高, 矽片表面的平整度將直接關系到晶片的性能質量, 所以晶圓廠需要時刻對制造設備的性能進行監測測試以及維持穩定, 以保證最終的成品率. 控片主要用來監控機台的制程能力是否穩定, 生產環境是否潔凈. 擋片的作用主要是維持機台的穩定性.

一般而言在每道制程都需要擋控片以追求產品正常. 而隨著晶圓廠制程的推進, 基於精度要求及良率的考量, 需要在生產過程中增加監控頻率.  65nm制程的晶圓代工廠每 10片正片需要加  6片擋控片, 28nm及以下的制程每 10片正片需要加 15~20片擋控片.

擋控片的來源可分 1) 全新晶圓: 一般是由晶棒兩側品質較差處所切割出來. 2) 可再生晶圓 (Reclaimed Wafer): 指那些回收重複利用的擋控片. 由於擋控片的消耗量大, 如果每次都要用全新的擋控片則測試成本過高, 於是就有了晶圓再生.

晶圓再生就是將用過的擋片, 控片回收, 經過化學浸泡, 物理研磨等處理方法將擋片, 控片表面因測試而產生的氧化膜, 金屬顆粒殘留等去掉, 使他們能夠重新具備測試和穩定機台穩定性的功能.再生晶圓工藝主要包括化學腐蝕, 機械研磨和清洗.

RS technologies 和中砂是全球晶圓再生市場的兩大領軍企業, 這兩家廠商的工藝流程大體相同, 但在具體的工藝處理上都有各自的優勢. 中砂採用延性研磨 (Ductile Mode Grinding) 的方式, 能夠有效降低研磨對晶圓有效部分的損傷, 提升加工精度至 nm級並且降低化學污染.

根據 RST 公司的 2020 年投資者關係簡報, 目前再生晶圓的使用量估計占半導體制造線輸入晶圓總量的 20%. 長期來看, 晶圓廠出於對成本節約的考慮, 有望增加對再生晶圓的需求;；先進制程產品制造也需要更多的再生晶圓.

根據 RST 的投資者關係簡報, 2019 年全球12" 再生晶圓市場中, RST的產能 40萬片/月, 占全球份額 33%; 兩家日本公司 Hamada Heavy 與 Mimasu 公司大致占全球產能 30% 左右; 三家台灣的供應商, 包括中砂, 辛耘, 昇陽半大致占全球產能 30%.

參考昇陽半 2019 年報, 台灣主要的 12" 晶圓再生代工供應商有中砂, 辛耘, RST 及昇陽半. 2019年台灣再生晶圓月產能總計約 60萬片, 其中昇陽半月產能 24萬片市場占有率 40%; 中砂月產能 18萬片市場占有率30%; 辛耘市場占有率 20%左右.