晶圆划片刀项目可行性研究报告 上海新阳半导体材料股份有限公司 二O一八年八月
1 晶圆划片刀项目可行性研究报告 上海新阳半导体材料股份有限公司 二〇一八年八月
目录 第一章总论…… 第二章市场分析 第三章项目技术来源和优势… 面着面面面面面面面面面面面面面 第四章产品和工艺技术方案 第五章环保安全措施 第六章投资估算和资金筹措.9 第七章经济和社会效益分析 第八章风险因素及对策
2 目 录 第一章 总论........................................................................................................ 3 第二章 市场分析 ................................................................................................ 4 第三章 项目技术来源和优势.............................................................................. 6 第四章 产品和工艺技术方案.............................................................................. 7 第五章 环保安全措施......................................................................................... 8 第六章 投资估算和资金筹措.............................................................................. 9 第七章 经济和社会效益分析............................................................................ 10 第八章 风险因素及对策 ................................................................................... 12
第一章总论 1.项目背景 晶圆切割使用的划片刀是我国半导体封装产业链上缺失的一环,长期以 来一直依赖进口,无论从国家发展战略还是国家安全战略上考虑,都必须尽 快填补这一空白 本项目致力于在我国建设晶圆划片刀生产基地,实现晶圆划片刀的国产 化,充分满足我国集成电路、分立器件、LED等产业对划片刀的迫切需求。 2.项目概况 本项目由上海新阳半导体材料股份有限公司(以下简称“上海新阳”或 “公司”)、张木根、金彪共同投资成立新的公司来承担(以下简称“项目公 司”)。本项目将在上海新阳公司现有晶圆划片刀研发技术和产品良率可控的 基础上,继续提升技术水平、扩大产能,达到月产5万片晶圆划片刀的建设 目标。 3.投资总额及资金来源 本项目计划总投资额4000万元人民币。随着经营规模的逐渐扩大,各 投资方同意追加投资。 4.注册资本及股权结构 本项目公司注册资本为2000万元人民币。股权结构如下表: 序号股东名称 出资金额(万元)股权比例 上海新阳半导体材料股份有限公司 1400 张木根 400 20 3 金彪 200 10% 5.项目建设地址 该项目将建在上海市松江区思贤路3600号上海新阳公司10号厂房西侧
3 第一章 总论 1. 项目背景 晶圆切割使用的划片刀是我国半导体封装产业链上缺失的一环，长期以 来一直依赖进口，无论从国家发展战略还是国家安全战略上考虑，都必须尽 快填补这一空白。 本项目致力于在我国建设晶圆划片刀生产基地，实现晶圆划片刀的国产 化，充分满足我国集成电路、分立器件、LED 等产业对划片刀的迫切需求。 2. 项目概况 本项目由上海新阳半导体材料股份有限公司（以下简称“上海新阳”或 “公司”）、张木根、金彪共同投资成立新的公司来承担（以下简称“项目公 司”）。本项目将在上海新阳公司现有晶圆划片刀研发技术和产品良率可控的 基础上，继续提升技术水平、扩大产能，达到月产 5 万片晶圆划片刀的建设 目标。 3. 投资总额及资金来源 本项目计划总投资额 4000 万元人民币。随着经营规模的逐渐扩大，各 投资方同意追加投资。 4. 注册资本及股权结构 本项目公司注册资本为 2000 万元人民币。股权结构如下表： 序号 股东名称 出资金额（万元） 股权比例 1 上海新阳半导体材料股份有限公司 1400 70% 2 张木根 400 20% 3 金彪 200 10% 5. 项目建设地址 该项目将建在上海市松江区思贤路3600号上海新阳公司10号厂房西侧
第二章市场分析 1.市场的发展 在半导体晶圆封装前期工作中,划片刀( dicing blade)是用来切割晶圆, 制造芯片的重要工具,它对于芯片的质量和寿命有直接的影响 划片刀在半导体封装工艺中的使用如下图所示: 来料检查 Incoming Inspection装片 Die Attaching 键合 Wire Bonding 产品出货 Shipping 贴膜 Tape Attaching 划片Dng 型封 Mold ing品质检验 ual ty Assurance 贴片 Wafer Mounting去毛刺、电镀 Deflashing. Plant 切筋打 Trimming& Forming 随着芯片的小型化、大容量化、以及高效化,芯片的结构越来越复杂,芯 片之间的有效空间越来越小,因而其切割的空间也越来越窄。这对于精密切割 晶圆的划片刀的技术要求越来越高。 目前切割晶圆有两种方法:一种是激光切割,另一种是机械切割,即,划 片刀切割。而后者是当前切割晶圆的主力。其原因是(1)激光切割不能使用大 功率以免产生热影响区(HAZ)破坏芯片,(2)激光切割设备非常昂贵(一般 在100万美元/台以上),(3)激光切割不能做到一次切透(因为HAZ问题), 因而第二次切割还是用划片刀来最终完成,所以划片刀会在相当长的一段时间 内,是半导体封装工艺中不可缺少的材料之 绝大部分硅片基底集成电路和器件产品在封装时,都需要使用划片刀进行 切割。而过去25年来的全球经济和半导体工业统计数据显示,半导体集成电路 和器件市场的年增长率和全球GDP的年增长率同步,所以划片刀的需求量也在 逐年增长
4 第二章 市场分析 1. 市场的发展 在半导体晶圆封装前期工作中，划片刀（dicing blade）是用来切割晶圆， 制造芯片的重要工具，它对于芯片的质量和寿命有直接的影响。 划片刀在半导体封装工艺中的使用如下图所示： 随着芯片的小型化、大容量化、以及高效化，芯片的结构越来越复杂，芯 片之间的有效空间越来越小，因而其切割的空间也越来越窄。这对于精密切割 晶圆的划片刀的技术要求越来越高。 目前切割晶圆有两种方法：一种是激光切割，另一种是机械切割，即，划 片刀切割。而后者是当前切割晶圆的主力。其原因是（1）激光切割不能使用大 功率以免产生热影响区（HAZ）破坏芯片，（2）激光切割设备非常昂贵（一般 在 100 万美元/台以上），（3）激光切割不能做到一次切透（因为 HAZ 问题）， 因而第二次切割还是用划片刀来最终完成，所以划片刀会在相当长的一段时间 内，是半导体封装工艺中不可缺少的材料之一。 绝大部分硅片基底集成电路和器件产品在封装时，都需要使用划片刀进行 切割。而过去 25 年来的全球经济和半导体工业统计数据显示，半导体集成电路 和器件市场的年增长率和全球 GDP 的年增长率同步，所以划片刀的需求量也在 逐年增长
2.晶圆划片刀产品市场现状和发展预测 2.1目前晶圆划片刀市场主要被日本Dsco、美国K&S以及韩国等供应商占领 ,国内无厂家能生产高端晶圆加工的划片刀,其主要问题是未掌握划片刀 生产过程中铝飞盘精加工和刀片薄膜成型等关键核心技术。 22晶圆划片刀属消耗品,目前国内划片刀每年需求量在600-800万片 23高端划片刀几乎被日本 Disco所垄断,其在国内市场的占有率为80%-85% 。我国应该拥有自主可控的高科技产品,彻底改变严重依赖国外进口的被 动局面,填补国内在该技术和产品上的空白。 24本项目目标为形成中国划片刀产品品牌,力争在5-6年内占有国内10%以 上的市场份额,即5万片/月以上
5 2. 晶圆划片刀产品市场现状和发展预测 2.1 目前晶圆划片刀市场主要被日本 Disco、美国 K&S 以及韩国等供应商占领 ，国内无厂家能生产高端晶圆加工的划片刀，其主要问题是未掌握划片刀 生产过程中铝飞盘精加工和刀片薄膜成型等关键核心技术。 2.2 晶圆划片刀属消耗品，目前国内划片刀每年需求量在 600-800 万片。 2.3 高端划片刀几乎被日本 Disco 所垄断，其在国内市场的占有率为 80%-85% 。我国应该拥有自主可控的高科技产品，彻底改变严重依赖国外进口的被 动局面，填补国内在该技术和产品上的空白。 2.4 本项目目标为形成中国划片刀产品品牌，力争在 5-6 年内占有国内 10%以 上的市场份额，即 5 万片/月以上
第三章项目技术来源和优势 1.本项目技术来源 本项目经上海新阳技术团队研发多年,是在上海新阳半导体表面处理化学 材料及配套设备制造基础上形成的新一代划片刀制程技术与产品。 2.工艺的研发规划 晶圆划片刀产品,特别是纳米级晶圆划片刀产品是用来加工超薄(100um 以下)、超小(比如150ⅹ15oμm以下)、超脆(比如LowK晶圆)、超繁(比 如近10层的金属层和相对应的介电层结构)等特点的晶圆,要求该划片刀制作 的每一个工序和工艺不仅苛刻,而且需要一系列的相关制作技术 Ni基纳米级 该划片刀的镍基厚度可以达到10um,是一般亚裔人头发直径的1/9 因此,本项目采用多种技术制作纳米镍基( nickel bonding)划片刀 机加工微米级 在机加工上本项目采用高精度加工技术,严格控制划片刀轮毂的同心 度、圆度、平行度、平整度以及表面粗糙度。 测量误差超微米级 镍基刀刃的内应力控制是至关重要的技术环节,需要特殊的检测手段 与专门定制的设备,在『恒温、恒湿」的净房内使用
6 第三章 项目技术来源和优势 1. 本项目技术来源 本项目经上海新阳技术团队研发多年，是在上海新阳半导体表面处理化学 材料及配套设备制造基础上形成的新一代划片刀制程技术与产品。 2. 工艺的研发规划 晶圆划片刀产品，特别是纳米级晶圆划片刀产品是用来加工超薄（100μm 以下）、超小（比如 150 x 150μm 以下）、超脆（比如 Low-K 晶圆）、超繁（比 如近 10 层的金属层和相对应的介电层结构）等特点的晶圆，要求该划片刀制作 的每一个工序和工艺不仅苛刻，而且需要一系列的相关制作技术。 Ni 基纳米级 该划片刀的镍基厚度可以达到 10μm，是一般亚裔人头发直径的 1/9。 因此，本项目采用多种技术制作纳米镍基（nickel bonding）划片刀。 机加工微米级 在机加工上,本项目采用高精度加工技术，严格控制划片刀轮毂的同心 度、圆度、平行度、平整度以及表面粗糙度。 测量误差超微米级 镍基刀刃的内应力控制是至关重要的技术环节，需要特殊的检测手段 与专门定制的设备，在『恒温、恒湿』的净房内使用
第四章产品和工艺技术方案 1.产品方案 目前,有些晶圆厚度只有100um左右,而硅基芯片的物理特征又十分脆弱 精加工这样的晶圆,一般的划片刀是无法满足切割质量要求的 切割质量标准是芯片完整、不能产生微裂纹、界面不能剥离、芯片边缘不 能有毛刺、背面边界不能崩裂、边角不能脱落等,所有这些条件都是以微米级 来衡量的。 普通的镍基划片刀已经很难满足切割这样晶圆的技术要求,因而开发一种 高性能的划片刀已经越来越重要。当前,在划片刀制造领域中,日本 Disco独 占鳌头,国内有几家企业从事划片刀研发多年,仍未能实现突破。 这将是我们晶圆划片刀项目的机会所在,根据半导体产业作为一个整体的 趋势,该项目将处于有利地位。 2.产品主要规划 本项目初期主要生产目前市场上需求量最大,国内需求最急切的各类晶圆 划片刀,然后再开发特种刀型。具体步骤如下表: 产品规划步骤Bade品种 产品特点 Si划片刀 切割加工Si晶圆 Bevel划片刀 Back-cutting专用 GaAs划片刀专门加工GaAs系列晶圆 4 LoWK划片刀专门加工LowK晶圆 BGA划片刀 专门加工BGA 3.生产工艺流程 晶圆划片刀的生产工艺流程如下图 铝飞盘加工 刀片薄膜成型 刀片外圆磨与去凸点 盘背 面精 包装入库 刀片检测 铝飞盘精加工 加工
7 第四章 产品和工艺技术方案 1． 产品方案 目前，有些晶圆厚度只有 100μm 左右，而硅基芯片的物理特征又十分脆弱 ，精加工这样的晶圆，一般的划片刀是无法满足切割质量要求的。 切割质量标准是芯片完整、不能产生微裂纹、界面不能剥离、芯片边缘不 能有毛刺、背面边界不能崩裂、边角不能脱落等，所有这些条件都是以微米级 来衡量的。 普通的镍基划片刀已经很难满足切割这样晶圆的技术要求，因而开发一种 高性能的划片刀已经越来越重要。当前，在划片刀制造领域中，日本 Disco 独 占鳌头，国内有几家企业从事划片刀研发多年，仍未能实现突破。 这将是我们晶圆划片刀项目的机会所在，根据半导体产业作为一个整体的 趋势，该项目将处于有利地位。 2． 产品主要规划 本项目初期主要生产目前市场上需求量最大，国内需求最急切的各类晶圆 划片刀，然后再开发特种刀型。具体步骤如下表： 产品规划步骤 Blade 品种 产品特点 1 Si 划片刀 切割加工 Si 晶圆 2 Bevel 划片刀 Back-cutting 专用 3 GaAs 划片刀 专门加工 GaAs 系列晶圆 4 Low-K 划片刀 专门加工 Low-K 晶圆 5 BGA 划片刀 专门加工 BGA 3． 生产工艺流程 晶圆划片刀的生产工艺流程如下图： 铝 飞 盘 背 面 精 加工 铝飞盘加工 刀片薄膜成型 刀片外圆磨与去凸点 包装入库 刀片检测 铝飞盘精加工
第五章环保安全措施 晶圆划片刀生产过程中的环保安全措施 本项目生产工艺先进,符合清洁生产的要求。在生产过程中仅产生少量固 废物,工艺废液、废水及废气。 在铝飞盘粗加工和精加工工序产生少量铝片和铝屑等固废物,项目实施过 程中将固废物分类收集及处理,确保符合环保要求 铝飞盘化学蚀刻等工序产生清洗废水可纳入上海新阳现有的污水处理系统 处理,少量工艺废液收集后交由有资质的机构处理。 晶圆划片刀在生产过程中,需要保证生产区域的洁净度,所以在材料选择 上,不允许使用挥发性强的原料。仅在部分清洗工艺中,涉及到少量酸、碱溶 液,挥发的少量废气经由上海新阳排风系统并经吸收处理后高空排放,符合环 保排放要求
8 第五章 环保安全措施 晶圆划片刀生产过程中的环保安全措施 本项目生产工艺先进，符合清洁生产的要求。在生产过程中仅产生少量固 废物，工艺废液、废水及废气。 在铝飞盘粗加工和精加工工序产生少量铝片和铝屑等固废物，项目实施过 程中将固废物分类收集及处理，确保符合环保要求。 铝飞盘化学蚀刻等工序产生清洗废水可纳入上海新阳现有的污水处理系统 处理，少量工艺废液收集后交由有资质的机构处理。 晶圆划片刀在生产过程中，需要保证生产区域的洁净度，所以在材料选择 上，不允许使用挥发性强的原料。仅在部分清洗工艺中，涉及到少量酸、碱溶 液，挥发的少量废气经由上海新阳排风系统并经吸收处理后高空排放，符合环 保排放要求
第六章投资估算和资金筹措 1.投资估算 本项目总投资额人民币4000万元,其中:固定资产投资人民币3300万 元,流动资金人民币700万元。 项目投资预算表如下 「序号 费用名称 估算投资(万元)占投资比例」 厂房装修 200.00 5.00% 设备购置及安装费 3.000.00 75.00% 其他费用 100.00 2.50% 固定资产投资合计 330000 82.50% 运营流动资金 700.00 17.50% 总投资合计 4.000.00 100.00% 2.资金筹措 本项目计划总投资额4000万元人民币。随着经营规模的逐渐扩大,各投资 方同意追加投资 3.投资使用计划 项目预计2018年9月正式开工建设,2019年6月完成月产5万片晶圆划 片刀扩产计划。项目建设内容主要包括生产厂房装修、生产设备采购安装、仓 库配套设施安装等
9 第六章 投资估算和资金筹措 1. 投资估算 本项目总投资额人民币 4000 万元，其中：固定资产投资人民币 3300 万 元，流动资金人民币 700 万元。 项目投资预算表如下： 序号 费用名称 估算投资（万元） 占投资比例 1 厂房装修 200.00 5.00% 2 设备购置及安装费 3,000.00 75.00% 3 其他费用 100.00 2.50% 固定资产投资合计 3,300.00 82.50% 运营流动资金 700.00 17.50% 总投资合计 4,000.00 100.00% 2. 资金筹措 本项目计划总投资额 4000 万元人民币。随着经营规模的逐渐扩大，各投资 方同意追加投资。 3. 投资使用计划 项目预计 2018 年 9 月正式开工建设，2019 年 6 月完成月产 5 万片晶圆划 片刀扩产计划。项目建设内容主要包括生产厂房装修、生产设备采购安装、仓 库配套设施安装等
第七章经济和社会效益分析 1.项目收益测算的主要基本假设 1.1项目公司所遵循的我国有关法律、法规、政策和公司所在地区的社会经济 环境仍如现实状况,无重大变化 1.2项目公司所属行业的市场状况无重大变化 1.3项目公司经营计划、营销计划等能如期实现,无重大变化 1.4项目公司预测期内的经营运作,不会受到市场供求、人力资源等严重短缺 的不利影响,主要客户和核心人员不发生重大变化 1.5项目公司预测期内的业务类型不发生重大变化,且业务结构不断优化并趋 于合理 2.项目营业收入预测 参考目前市场同类产品销售价格测算,项目营业收入预测如下表 单位:万元人民币 年份 201920202021202220232024 晶圆划片刀营业收入150022003300500065008000 3.项目产品成本和费用的测算 成本计算基础数据的确定及有关问题说明: 3.1主要原材料是根据产品实际消耗量及参照同行业现行有关资料测算 3.2人工工资及福利费、燃料及动力费等按同行业现行的有关资料测算。 3.3固定资产机械设备按10年折旧,残值率为5%。 3.4营业费用(包括销售费用、管理费用、财务费用)按照销售收入的15%计 4.项目达产年经济效益分析 本项目达产年营业收入约为人民币8000万元,达产后可实现利税2500万 元,其中年缴纳税金约人民币1200万元,达产年所得税后利润人民币1300万 5.项目社会效益分析 项目达产后将填补国内晶圆级划片刀的制造空白,完善国内半导体产业链 项目将提供就业岗位70-90人。 10
10 第七章 经济和社会效益分析 1. 项目收益测算的主要基本假设 1.1 项目公司所遵循的我国有关法律、法规、政策和公司所在地区的社会经济 环境仍如现实状况，无重大变化。 1.2 项目公司所属行业的市场状况无重大变化。 1.3 项目公司经营计划、营销计划等能如期实现，无重大变化。 1.4 项目公司预测期内的经营运作，不会受到市场供求、人力资源等严重短缺 的不利影响，主要客户和核心人员不发生重大变化。 1.5 项目公司预测期内的业务类型不发生重大变化，且业务结构不断优化并趋 于合理。 2． 项目营业收入预测 参考目前市场同类产品销售价格测算，项目营业收入预测如下表： 单位：万元人民币 年份 2019 2020 2021 2022 2023 2024 晶圆划片刀营业收入 1500 2200 3300 5000 6500 8000 3．项目产品成本和费用的测算 成本计算基础数据的确定及有关问题说明： 3.1 主要原材料是根据产品实际消耗量及参照同行业现行有关资料测算。 3.2 人工工资及福利费、燃料及动力费等按同行业现行的有关资料测算。 3.3 固定资产机械设备按 10 年折旧，残值率为 5%。 3.4 营业费用（包括销售费用、管理费用、财务费用）按照销售收入的 15%计 算。 4．项目达产年经济效益分析 本项目达产年营业收入约为人民币 8000 万元，达产后可实现利税 2500 万 元，其中年缴纳税金约人民币 1200 万元，达产年所得税后利润人民币 1300 万 元。 5．项目社会效益分析 项目达产后将填补国内晶圆级划片刀的制造空白，完善国内半导体产业链。 项目将提供就业岗位 70-90 人