柔性芯片技術是通過特殊的晶圓減薄工藝、力學設計和封裝設計，將芯片厚度極大降低

• 洪前進 2023年11月3日 來源：互聯(lián)網 871 54
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柔性傳感器件的另一個關鍵環(huán)節(jié)是，柔性基底上的電極需要緊緊地與外圍信號處理、傳輸以及電源電路相連。尤其是在剛柔混合系統(tǒng)的情況下，如果連接不緊密，會產生偽影信號，甚至會因為機械運動而斷開連接，導致器件無法工作。

半導體設備處于產業(yè)鏈上游，貫穿半導體生產的各個環(huán)節(jié)。按照工藝流程可以分為四大板塊——前端相關設備、晶圓制造設備、封裝設備、測試設備。半導體設備處于產業(yè)鏈上游，貫穿半導體生產的各個環(huán)節(jié)。按照工藝流程可以分為四大板塊——晶圓制造設備、測試設備、封裝設備、前端相關設備。其中，晶圓制造環(huán)節(jié)設備投資占整體的70%以上，是制造IC的關鍵。七大工藝步驟(氧化/擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、清洗與拋光、金屬化)，對應專用設備包括氧化/擴散設備、光刻設備、刻蝕設備、清洗設備、離子注入設備、薄膜沉積設備、機械拋光設備等。其中光刻機、刻蝕機、薄膜沉積設備為核心設備，分別占晶圓制造環(huán)節(jié)設備成本的24%、10%、18%。另外封裝及組裝設備約占10%，測試設備約占8%，其他設備約占5-10%。

半導體設備制造業(yè)門檻高，國內企業(yè)與國際知名半導體設備制造企業(yè)實力相差懸殊。日本企業(yè)在晶圓清洗設備、切割機、研磨機、晶圓檢測設備、單晶爐、CVD設備、涂布顯影設備、光刻機、刻蝕設備、IC測試設備等產品中具有國際競爭優(yōu)勢;美國企業(yè)在單晶爐、氣相外延爐、分子束外延系統(tǒng)、氧化爐、CVD設備、磁控濺射鍍膜設備、CMP拋光機、ICP等離子體刻蝕系統(tǒng)(ICP)、刻蝕設備、離子注入機、IC封裝設備等產品中具有國際競爭優(yōu)勢;荷蘭企業(yè)ASML阿斯麥在高端光刻機、外延反應器等產品中具有國際競爭優(yōu)勢。相比之下，國內企業(yè)僅在PECVD、氧化爐等產品中取得技術突破，在其他半導體設備制造領域的國產率極低，尚不具備自主研發(fā)并投入于工業(yè)生產的能力。

中研研究院《2023-2028年國內芯片行業(yè)發(fā)展趨勢及發(fā)展策略研究報告》分析

柔性芯片技術是通過特殊的晶圓減薄工藝、力學設計和封裝設計，將芯片厚度極大降低。在柔性電子制造領域，硅基集成電路的柔性化十分具有挑戰(zhàn)性。采用柔性芯片技術可以設計出更加輕薄柔軟的電子感知系統(tǒng)，它們能夠與機器人或人體更好地共形貼合，對環(huán)境或人體的感知也將變得更加靈敏。

半導體硅片的生產流程包括拉晶—>整型—>切片—>倒角—>研磨—>刻蝕—>拋光—>清洗—>檢測—>包裝等步驟。其中拉晶、研磨和拋光是保證半導體硅片質量的關鍵。涉及到單晶爐、滾磨機、切片機、倒角機、研磨設備、CMP拋光設備、清洗設備、檢測設備等多種生產設備。

晶圓制造過程主要包括擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、化學機械拋光、金屬化七個相互獨立的工藝流程，這些工藝流程都會有相對應的晶圓制造設備來完成芯片制造流程。典型的集成電路制造需要花費6-8周時間，涵蓋350道或者更多的步驟來完成所有的制造工藝，雖然過程復雜，但所有步驟只是多次運用了有限的幾種工藝，如薄膜沉積、光刻、刻蝕、注入、拋光等。

封裝設備市場整體呈現(xiàn)寡頭壟斷格局，國內市場在傳統(tǒng)封裝裝備領域自給率低，在先進封裝用光刻機、刻蝕機等設備領域國產化率較高。各類封裝設備市場呈寡頭壟斷格局，如日本Disco壟斷了全球80%以上的封裝關鍵設備減薄機和劃片機的市場。根據資料，我國傳統(tǒng)封裝設備國產化率整體上卻不超過10%，但先進封裝設備的國產化率逐步提高。

半導體檢測貫穿整個制造過程，檢測設備主要分為工藝檢測(在線參數測試)設備、晶圓檢測(CP測試)設備和終測(FT測試)設備三類。半導體檢測貫穿整個制造過程，從最初的設計到最終的產品都需要有嚴格的檢測要求。因此，半導體檢測設備是芯片質量的重要保證，也是提高芯片制造水平和進行成品率管理的關鍵。半導體檢測設備主要用于檢測半導體產品在生產過程中和產成后的各類性能是否達到設計要求。廣義上來講，半導體檢測設備包括工藝檢測設備、晶圓檢測設備和終測設備三類。

工藝檢測設備用于工藝過程中的測量及缺陷檢查，在前段晶圓制造工藝及后段封裝工藝中均有應用，在先進的前段生產線中作用越來越重要。工藝檢測設備以國外為主，測試機領域華峰測控及長川科技(300604.SZ)已初具規(guī)模。在工藝檢測、晶圓檢測及終測中，國內企業(yè)主要涉足在后兩者

晶圓檢測設備包括硅片測試設備和晶圓中測設備。硅片測試設備主要包括厚度儀、顆粒檢測儀、硅片分選儀等;晶圓中測設備主要包括探針卡、探針臺和測試機等。

終測是對封裝后芯片功能和電性能的測試，主要設備為分選機和測試機。

圖表：2021-2023年中國柔性芯片行業(yè)的市場規(guī)模

數據來源：中研普華研究院

根據中研研究院《2023-2028年國內芯片行業(yè)發(fā)展趨勢及發(fā)展策略研究報告》分析得知，目前柔性芯片行業(yè)處于應用階段，技術表現(xiàn)還不成熟，但行業(yè)的增長速度較快，2023年中國柔性芯片行業(yè)的市場規(guī)模達到29.27億元，市場景良好。

可穿戴傳感器件的一個關鍵技術要求是需要最大化提高用戶的佩戴舒適感，傳感器件需要與皮膚共形。因此，傳感器件需要由柔軟可變形的、不易脫落的基底材料構成。包括纖維織物、紙張、軟的聚合物或塑料等，均可作為基底材料。在柔性基底上的電極制備方法包括光刻技術和打印技術，打印技術一般有絲網印刷、柔性版印刷以及凹版印刷等。光刻技術尚待解決的問題包括確保在變形過程中傳感工作區(qū)域無劇烈的變化，功能膜層不被撕裂，從而避免運動相關的信號偽影。對于打印的器件，墨水成分的優(yōu)化，以及前處理可以解決這些問題。

柔性傳感器件的另一個關鍵環(huán)節(jié)是，柔性基底上的電極需要緊緊地與外圍信號處理、傳輸以及電源電路相連。尤其是在剛柔混合系統(tǒng)的情況下，如果連接不緊密，會產生偽影信號，甚至會因為機械運動而斷開連接，導致器件無法工作。

外圍信號處理與傳輸電路部分負責將汗液傳感器件測量得到的信號進行放大、濾波、降噪等信號處理后，轉換為目標分析物濃度值進行傳輸與顯示。剛柔混合電子技術可將剛性的硅基電子芯片集成到全柔性的汗液傳感器件中。目前為其提供電能的柔性薄膜電池容量普遍非常小，其它的通過人體摩擦發(fā)電、收集周圍環(huán)境射頻發(fā)電等能源產生方式效率都非常低，不足以驅動汗液傳感芯片的外圍信號處理與傳輸電路工作。因此，柔性汗液傳感芯片外圍信號處理與傳輸電路的設計必須要盡可能低功耗、小體積，以確保能夠長時間連續(xù)運行。

中研研究院《2023-2028年國內芯片行業(yè)發(fā)展趨勢及發(fā)展策略研究報告》分析

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