1. 一句話結(jié)論：

日本不是在旁邊打醬油，日本是“全世界晶圓廠的材料總庫房 + 化學(xué)品總管”。

從數(shù)據(jù)看，日本在半導(dǎo)體材料這一塊有多猛：

• 日本企業(yè)大概拿著全球半導(dǎo)體材料市場約一半的份額（~50%），在 19 大類關(guān)鍵材料里，有14 類是日本主導(dǎo)，包括：硅晶圓、光刻膠、CMP 拋光材料、封裝用環(huán)氧模塑料 EMC 等。

• 在關(guān)鍵細(xì)分里，日本的占比甚至是“幾乎壟斷”級別：

• • 300mm 硅片：日本廠商（Shin-Etsu、SUMCO 等）合起來大概一半以上份額

  • ArF 光刻膠：約87%是日本供的

  • EUV 光刻膠：幾乎100% 來自日本
    

對工程師來說，這句話足夠形象：

你在 fab 寫的很多 recipe，本質(zhì)都是圍繞著“日本給的材料”在調(diào)工藝窗口。

下面我就按你熟悉的幾個(gè)大塊：硅片 → 光刻 → 蝕刻/清洗 → CMP → 封裝材料來講。

2.1 硅晶圓：絕大多數(shù)芯片的“骨架”在日本人手里做

• 全球 95% 左右的半導(dǎo)體器件、90% 以上 IC 是基于硅晶圓。

• 硅片龍頭基本在日本：

• • Shin-Etsu（信越化學(xué)）

  • SUMCO
    這倆是全球前兩大硅片供應(yīng)商，單家份額接近 1/4～1/3。

對工藝的影響：

• 你做應(yīng)力工程、缺陷控制、大尺寸 300mm 片良率，其實(shí)很大程度就是在和日本硅片的參數(shù)打交道（位錯(cuò)密度、O/C 雜質(zhì)、應(yīng)力、翹曲等）。

• 一旦硅片產(chǎn)能或品質(zhì)出問題，前面所有 FEOL/BEOL 優(yōu)化都白搭。

光刻膠 + BARC/硬掩膜 + photomask blanks，日本基本是“親爹級”存在：

• 傳統(tǒng)光刻膠（g/i-line, KrF, ArF）市場：日本廠商（JSR、東京應(yīng)化 TOK、信越化學(xué)、住友化學(xué)等）合計(jì)大概90% 左右全球份額。

• EUV 光刻膠：目前幾乎全部掌握在日本公司手里，而且被認(rèn)為在 2030 年前都很難被其他地區(qū)追上。

• 最新報(bào)道里甚至提到，日本廠商在面向2nm 節(jié)點(diǎn)的新一代光刻膠上持續(xù)加碼投資。

對工程師意味著什么？

• 你在跑的：

• • DOF / LER / LWR 優(yōu)化

  • double patterning / multi-patterning

  • EUV 下的 stochastic defect、橋連、斷線

• 其實(shí)很大一塊是跟光刻膠體系 + 日本供應(yīng)商一起“共同 debug”。

光刻這塊簡單一句話：

ASML 賣的是“照相機(jī)”，但“膠片”和“底片材料”幾乎都在日本人手里。

典型例子就是 2019 年日本對韓國的出口管制事件：

• 日本當(dāng)時(shí)限制向韓國出口氫氟酸（HF）、光刻膠、氟化聚酰亞胺這三種關(guān)鍵材料。

• 當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)：日本占全球約 90% 的氟化聚酰亞胺和光刻膠，70% 的氫氟酸，韓國半導(dǎo)體行業(yè)立刻高度緊張。

對于 fab 來說，這類高純化學(xué)材料主要用在：

• 清洗：SC-1/SC-2、BOE、各種配方清洗液

• 濕法蝕刻：各種 HF 系列、混酸配方

• 以及各種表面處理、金屬前處理、氧化層刻蝕等環(huán)節(jié)

為什么特別關(guān)鍵？

• 這些藥液對純度、金屬離子殘留、顆粒控制要求到ppt / ppb 級，不是簡單“多提純幾遍”就能搞定。

• 每換一個(gè)供應(yīng)商，對你來說就是：

• • 重新做 compatibility 驗(yàn)證

  • 重跑一輪良率、可靠性驗(yàn)證

  • 風(fēng)險(xiǎn)直接傳導(dǎo)到產(chǎn)線穩(wěn)定性

所以很多 fab 情愿被日本“稍微貴一點(diǎn)地壟斷”，也不太敢輕易換。

2.4 CMP 拋光材料：決定你線寬、平坦度和良率的“泥漿 + 墊子”

在 CMP 材料方面，日本同樣很強(qiáng)：

• 日本廠商在CMP slurry、拋光墊、相關(guān)化學(xué)品里占有很大比重，且集中在高端應(yīng)用（先進(jìn)邏輯、存儲）。

對你日常工藝的影響：

• dishing / erosion、selectivity、scratch defect、殘留控制，很多都要針對特定日本品牌的 slurry/pad來做優(yōu)化。

• 一旦材料換家：

• • 全部 WIWNU / removal rate / selectivity 數(shù)據(jù)要重做

  • BEOL 階段的大量 DOE 重新跑，代價(jià)非常高

在封裝領(lǐng)域，日本同樣是關(guān)鍵玩家：

• EMC（環(huán)氧模塑料）：在高端封裝用 EMC 市場，日本廠商（如 Sumitomo Bakelite 等）長期占據(jù)領(lǐng)先，全球份額接近“半壁江山”。

• 其他封裝材料：

• • 底填膠、封裝基板相關(guān)樹脂

  • 引線框材料、電鍍、鍵合絲配套化學(xué)品

• 隨著SiP、FOWLP 等先進(jìn)封裝在日本本土的發(fā)展，對這些新型材料的需求還在增加。

對工程師：

• 你在 debug 的很多封裝可靠性問題（warpage、delamination、popcorn、溫度循環(huán)失效），其實(shí)都直接綁在日本材料體系上。

對工程師來說，工藝 = 設(shè)備 + 材料 + recipe，而材料是里面最不容易替換的那部分：

• 材料一換：

• • Etch rate、selectivity、adhesion、界面狀態(tài)全變

  • 很多時(shí)候不只是“微調(diào)參數(shù)”，而是整個(gè)工藝模塊要重構(gòu)

• 日本憑借幾十年在高純度化學(xué)、精細(xì)配方、質(zhì)量控制上的積累，讓別人想“復(fù)制”都很難。

所以日本材料廠商在全球供應(yīng)鏈里，有點(diǎn)像：

“寫底層庫的人”——你應(yīng)用層（工藝）寫得再花，離不開底層庫的穩(wěn)定性。

• 2019 年對韓國的出口管制造成的市場恐慌，就是一個(gè)真實(shí) stress test：

• • 告訴所有人：材料高度集中在日本，是一種系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。

• 各國現(xiàn)在做半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策時(shí)，都會特別點(diǎn)名：

• • 日本在“化學(xué)品、設(shè)備”上的關(guān)鍵作用，

  • 沒法靠簡單本地化就完全替代。

對你這樣的工程師，這意味著：

• 今后在做多來源驗(yàn)證（dual source）、工藝導(dǎo)入策略時(shí)，

• • 需要明確哪些材料是“幾乎必須用日本的”，

  • 哪些可以逐步開發(fā)本地/第二來源，降低被單點(diǎn)卡住的風(fēng)險(xiǎn)。

• 日本廠商正在持續(xù)給2nm 及以后節(jié)點(diǎn)布局新一代光刻膠、高純化學(xué)品產(chǎn)能。

• 先進(jìn)封裝（SiP、FOWLP、3D 封裝）需要新的封裝樹脂、底填、導(dǎo)電膠、熱界面材料，日本也在這塊深耕。

也就是說：

就算某天全球晶圓廠地理分布更加分散，日本材料依然大概率是“標(biāo)配后臺”。

如果把一座晶圓廠比作一個(gè)餐廳：

• 設(shè)計(jì)公司是寫菜單的人

• 設(shè)備廠是賣爐灶、烤箱的人

• 日本半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)是：提供大部分食材 + 調(diào)料 + 清潔用品 + 打掃阿姨的那一群人

菜能不能做出來、味道穩(wěn)不穩(wěn)定、出菜速度快不快，很多時(shí)候取決于他們。

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