芯东西(公众号:aichip001)
作者唱歌。
|编辑潘肯
在半导体设备国产替代的大趋势下,中微公司、拓晶科技、华海Zero2IPO等公司在细分领域实现了国产替代。但总体而言,口罩对准器和包装设备的国产替代仍面临挑战。
与ASML垄断的EUV口罩对准器相比,精密包装设备并不为很多人所熟悉。球焊机是一种通过金线等连接芯片间电路的设备。它可用于半导体封装中的引线键合等工艺。
球形焊点(图片来自网络|
在球焊机领域,由于精度不足,国产球焊机只能应用于LED显示等领域,无法应用于精密ic生产线。市场份额主要被KS、ASM等厂商垄断。近日,一家成立于2020年的国内包装设备公司打破了这一局面。
9月底,国内封装设备制造商凌波微步半导体科技有限公司(以下简称“凌波微步”))宣布完成数千万元的A系列融资。其主营业务为IC球焊机,产品主要参数和性能已与国际厂商媲美,已出货数百台。
近日,Core Things也有机会与凌波微步创始人兼CEO李焕然单独对话,不仅交流了凌波微步的创业故事和背景,也看到了国产半导体设备的发展机遇。
凌波微博创始人兼CEO李焕然
# # 1.从一线工程师做起,精密机械控制和团队管理为创业打下基础。
李焕然本人就读于香港理工大学,获得工业自动化硕士学位。在创立凌波微步之前,他有着30多年的工作经验,不仅为ASM、太古科技、香港新科等行业的龙头玩家效力,还多次创业。对他来说,每一段职业经历都有助于凌波微步的创作。
李焕然硕士毕业后进入的第一家公司是半导体封装设备和材料巨头ASM。当时,他的职位是机械工程师。
据李焕然介绍,刚进ASM的时候,和很多毕业生一样,专业技能还不成熟。他描述了自己刚毕业时的情况:“我刚毕业的时候其实什么都不知道。可能你说会画画,但是老工程师看了之后觉得这个东西根本用不上。”
起初,李焕然只能在老工程师的指导下做一些辅助工作。但随着经验的积累,他加入了旋转楔焊机的设计。在ASM工作期间,李焕然不仅对半导体行业形成了初步的认识,还对精密机械设计、工程师一线岗位的职责形成了自己的看法。
半导体封装设备和材料的制造商
之后,李焕然进入太古科技,主要负责自动化工程师。这家公司是当时世界第七大包装公司。在这里,李焕然主要负责一条mqa包装生产线的自动化。
据李焕然介绍,当时一般IC都是用塑料封装的,但如果引脚数量多且密集,塑料会影响引脚排列,甚至导致短路。此外,塑料封装也会带来ic尺寸较大、散热不良等问题。
太古科技的mqa封装生产线采用两块金属片封装,用于BGA(球栅
当)封装还不成熟时,引脚数量将增加到400多个。李焕然负责项目的全过程,包括项目立项、审核、设计方案、成本评估、图纸、程序和调试等。
他还将四个机械手与生产线结合,完成了整个包装过程。这是日本以外的亚洲公司首次在半导体封装领域使用机器人。
2000年左右,李焕然进入全球最大的硬盘磁头制造商香港新科及其产品
当时香港新科磁头动态测试仪的磁头运动精度已经达到10纳米。李焕然首次参与磁头动态试验机、静态试验机等前沿项目,提升了自己在运动控制、化学分子生物处理等领域的技术实力。
此外,香港新科拥有2万多名员工,这也有助于李焕然了解如此庞大的公司的运营情况。这是他第一次接触到这么庞大的公司内部运作,以及几个团队之间的合作。这段经历为李焕然自主创业,发展国产ic球焊机打下了坚实的基础。
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二、结合精密控制系统,打造国产IC球焊机随着工作经验的积累,李焕然开始谋求自主创业。正好此时,美国半导体和电子装配设备巨头K&S在中国香港的亚洲总部撤销,于是其部分员工在香港创办了一家新的公司。该公司主要业务为K&S二手设备的服务和销售,以及国际高端设备销售。
经朋友介绍,李焕然开始负责配套的自动化设备和送料设备。当时李焕然曾经为德国Hesse公司的楔焊系统设计过适合东南亚地区的送料和自动化系统,吸引了很多客户。之后这套设备成为了全球销量最大的高端半导体楔焊系统。
之后,李焕然也投资过固晶机等其他厂商,并在市场上获得了成功,抢占了不少日本厂商的市场份额。
李焕然在下定决心自主创业后,就一直在关注半导体行业的变化,他发现球焊机市场被国际巨头所垄断,存在国产玩家成长的空间。早在2014年,李焕然就完成了第一台IC球焊机设计制造原型机及软件开发。
引线键合设备市场分布
虽然球焊机是一类相对较为成熟的半导体设备,但是在半导体领域,球焊机需要对最高上百条引线进行处理。一条线如果检测出问题,这个生产环节就要停下来进行调整、维修;如果没有检测出来问题,之前的工序就要全部作废。
事实上,国产厂商的设备由于控制精度问题,很难进入IC产线,只能用于LED显示等对精度要求不高的领域;K&S、ASM等行业巨头则有着自己的精密运动控制系统,实现了对这一市场的垄断。
因此,如何提升球焊机的控制精度就至关重要。多年的一线工程师经历让李焕然找到了解决办法。在他看来,既然球焊机的精度难以掌握,那么结合先进的运动控制系统应该可以满足IC封装的精度要求。
在确定技术路线后,李焕然很快锁定了一家厂商的精密控制系统。2017年底,李焕然开始优化运动控制技术,提高控制精度、速度。
尽管研发方向是正确的,但是其原计划采用的国外超声波技术不符合开发要求。于是在2018年,李焕然与国内开发商一起对超声波控制和焊头设计进行了优化。2019年,李焕然组织团队继续推进球焊机研发,并最终实现了IC球焊机的产业化。
如今,凌波微步球焊机的性能并不逊色于K&S和ASM,其XY平台加速至100公里/小时仅需0.2秒,Z轴焊头加速至这一速度仅需0.02秒;而在高速运动后,XY平台可以精确停在所需位置,精度在±2微米内;同时,凌波微步球焊机的焊接力度能够掌握在±1g。
凌波微步当前已累计完成数百台设备的出货,预计在人员和产线到位后将实现每年1500-2000台的产量,大约占国内市场的20%-30%。
凌波微步IC球焊机应用领域和技术优势
虽然说起来比较简单,但IC球焊机的研发成功,并非简单地将运动控制系统和球焊机结合,更依赖于李焕然及其团队的行业经验。
李焕然举例称,就算是最简单的导轨润滑油成分是什么和涂多少都具备一定门槛,更不用说精密运动系统还要结合自身需求,和超声波图像结合、编程调教等。
“即使有人拷贝了所有的软件和硬件,距离研发成功可能至少也要5年以上。”
同时,IC球焊机还可用于先进封装的凸点中。李焕然透露,凌波微步已经做出了用于先进封装领域的样机。
凌波微步产品
李焕然也坦然道,当前凌波微步IC球焊机在基本的物理性能上和K&S、ASM的产品相差无几,但是在操作简便性、数据快速导入以及工艺的一些细节上研究得还不够深入,存在一定差距。
不过从另一方面看来,国际巨头层级复杂,客户对设备的反馈需求很难直接传达到一线工程师手中。凌波微步则能够提供更加细致地服务,甚至可以加入到产线工艺中,为国产厂商服务。
## 三、人才短缺限制凌波微步扩产脚步
据了解,凌波微步分别在深圳和新加坡设有研发中心,并在常熟设有生产基地。李焕然分享道,这样做既可以吸收国内外的人才,又可以为其在长三角地区的客户做好服务。
凌波微步位于常熟的生产基地目前每个月可以生产50台设备,正在扩大产能,预计到年底可以在硬件层面实现每年1500-2000台的产能。但凌波微步具体产能如何还取决于对工人和技术人才的招聘、培训情况。李焕然称,当前凌波微步的员工总人数为70多人,如果想要达到上述每年1500-2000台的产能,预计需要150-200人,产线上的工人就需要100人左右。
除了扩产以外,扩大研发团队规模、进一步研究设备在工艺上的应用也是凌波微步第一期融资的主要目标。
讲到这里,李焕然表现得十分无奈。他称,目前凌波微步最缺乏的就是人。从整个行业来看,不管是工作经验丰富的专业人才,还是有意愿进入这一行业的新鲜血液都不算多。凌波微步现阶段不仅需要有经验的专业人才,更需要有意愿加入这一行业的年轻人。
对于人才培养,他认为提高薪资待遇,甚至给予股权分红固然是留住人才有效、直接的方法。但是对很多新人来说,真正能够给他们更好的机会、项目历练更加重要,需要让他们真正加入到项目中收获经验,而不是端茶倒水打杂。
此外,国产替代浪潮以及半导体设备供应吃紧,都给予了凌波微步这样创企不少机会。李焕然直言道,当前的环境下,越来越多的厂商偏向于国产设备公司,凌波微步也在服务和对单独厂商的定制化方面有着优势。相比于之前创办、投资的公司,凌波微步更偏向于产品优先,这也对李焕然和管理团队提出了新的挑战。
未来,凌波微步将继续打磨自己的产品,进一步改善球焊机的性能,并将提升IC球焊机器件、系统的国产程度。从长期来看,凌波微步期望在半导体后端工序设备中占有一席之地。
## 结语:人才短缺或成国产设备厂商发展瓶颈
在国产替代的当下,中国半导体设备企业获得了发展的空间,有机会对龙头发出挑战。凌波微步实现了在半导体封装设备领域的又一次突破。
但同时,半导体设备行业的人才匮乏阻碍了很多公司的发展。在与芯东西的交流中,李焕然多次感慨行业人才培养、吸纳的艰难,这一因素更是成为了凌波微步扩充产能、业务扩张的最大瓶颈。
对中国半导体行业来说,加强产、学合作、提升行业薪资待遇、加强培训仍会是接下来发展的重点,这也是半导体设备国产替代的必经之路。