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LTN經濟通》中國半導體製程想突破 要過日本這一關

2022/08/31 07:42

除了曝光機,光阻劑也是推進先進製程的關鍵原料。(彭博)

光阻劑攸關晶片良率 重要性與曝光機相當

〔記者李綺雯/綜合報導〕科技時代下,晶片成了重要的戰略物資,2020年疫情擾亂供應鏈,供給端出現嚴重缺口,全球掀起一波晶片危機,又因美國制裁中芯,各國轉向台積電、三星購買晶片,但台、韓產能無法短期內快速擴增,年初俄烏開戰再衝擊惰性氣體-氖的出口,對本就吃緊的半導體供應鏈來說更是一大打擊。

除了市場耳熟能詳的艾司摩爾(ASML)曝光機,晶片的產出還有另一項不可或缺的材料-「光阻劑」(photoresist),依曝光的光源可分為紫外光(UV)、深紫外光(DUV)和極紫外光(EUV)3種,製程端透過使用不同波長的曝光光源,如KrF(248nm)、ArF(193nm)、EUV(13.5nm)提高解析度,達到縮減晶片尺寸的目的。

圖左為曝光機、圖右為光阻劑,兩者都是生產晶片必備的要素。(取自網路/SPS International)

美、日光阻劑占9成 具壟斷地位

雖然目前光阻劑的市場規模還不大,僅占半導體產業的5%,但對於先進製程來說,光阻劑可說是至關重要的核心原料,幾乎決定了晶片的性能與良率,根據日本市調機構富士經濟先前預測,2024年全球光阻劑市場規模將達到2500億日圓(約台幣550億)。

不過,目前光阻劑在市場的供給非常集中,大多仰賴自日本及美國廠商進口,包括日本JSR集團、信越化學、富士電子、東京應化以及美國Rohm & Haas等大廠,在全球的市占率高達9成,光阻劑的供給過度集中也導致市場出現壟斷現象。

日本對南韓實施光阻劑出口管制,打擊韓半導體產業發展。(美聯社)

日廠產能牽動全球晶片供應鏈

2021年日本東北大地震一度使半導體原料廠產線中斷,光阻劑大缺貨,加劇全球半導體供應鏈危機,尤其中國光阻劑的自給率較低,部分晶片廠的光阻劑在當時更出現斷供危機。

不止如此,2019年日韓貿易戰爆發之初,日本曾對南韓半導體原料實施出口管制,其中包括關鍵原料光阻劑,由於南韓對日本光阻劑的依賴超過9成,此舉形同切斷南韓半導體產業的重要命脈,雖然南韓因此極力推動化學原料國產化,不過至今仍無法擺脫對日本的依賴。由此可知,日本光阻劑對全球半導體產業有著舉足輕重的地位,影響力不容小覷。

日美貿易衝突導致日本半導體產業沒落30多年,近年日本政府力拚重振該產業。(歐新社)

日掌握70%半導體關鍵原料

為何日本對全球光阻劑供應鏈的影響這麼大?事實上,日本過去曾是半導體大國,晶片實力甚至超越美國,如今日本半導體產業雖日漸式微,但其在材料科學領域仍在晶片業稱霸,而除了光阻劑之外,在半導體19種主要原料中,日本更握有高達14種關鍵材料的壟斷地位。

此外,日本在半導體設備領域中的表現也相當出色,設備銷售額屢創新高,包括東京威力科創(TEL)、愛德萬測試(Advantest)、迪思科(DISCO)、迪恩仕(SCREEN),都是全球半導體切割、蝕刻、洗淨、成膜等技術領域的設備龍頭。

1980年代日本半導體產業的輝煌時刻,知名企業如松下、東芝、日立等。(路透,本報合成)

降低進口依賴 台需強化本土供應鏈

台積電雖身為全球晶片代工龍頭,但台灣關鍵半導體原料過去多仰賴外國供應商,自給率不高,2019年台積電南科廠曾因光阻劑瑕疵,導致數萬片晶片報廢,而近年疫情與2月俄烏戰更擾亂半導體原料的供應,突顯提升供應鏈自主性的重要。

對此,台積電去年不只攜手艾司摩爾在台設立海外最大EUV技術中心培育人才,更設立全台首座EUV光阻生產工廠,截至今年4月,已成功產出逾千瓶光阻劑,創造超過1億元的商業價值;另外,看準台積電對光阻劑的高需求,信越化學近年也在日本及台灣擴建光阻劑新廠提高產能,皆有助於台灣光阻劑供應鏈在地化。

除了疫情加劇半導體供應鏈的不確定性,還有南韓過度依賴日本光阻劑的前車之鑑,皆警惕台科技業在半導體材料方面應避免過度依賴單一來源,以防重蹈前者之覆轍。

有鑑於台積電對光阻劑等重要原料的高需求,台應提升自給率,避免過度依賴單一進口源。(彭博)

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