DISCO：一家少被提及的半導體設備巨頭

2022年07月24日10:46:03 財經 1890

失效分析趙工半導體工程師 2022-07-24 09:50 發表於北京

DISCO是一家日本公司，其核心競爭力是將製造的半導體硅片研磨成更薄的硅片，然後將其切割成die，然後組裝成電子產品。他們的公司座右銘是 Kiru, Kezuru, Migaku，意思是切割、研磨和拋光。DISCO 在晶圓研磨機、砂輪、晶圓切割鋸、激光鋸和表面平坦化的生產中佔有領先的市場份額。

這些業務使 DISCO 在 2021 年獲得了近20億美元的收入。我們將深入研究 DISCO 製造的主要半導體工藝工具。

在深入探討這些主題之前，讓我們簡要介紹一下公司的歷史以及他們獨特的文化。在專註於半導體之前，DISCO 被稱為 Dai-Ichi Seitosho CO。他們只是在開始出口到美國後才重新命名，以方便發音。它們是用於各種產品的重點砂輪，但當他們生產出用於研磨 C 形磁鐵的薄 (1.2mm) 高精度刀片時，它們確實達到了目標。隨着他們的進步，他們發明了樹脂刀片，將硬質材料封裝在超薄（0.13mm）樹脂內。這些用於切割鋼筆筆尖。

DISCO 繼續製造越來越薄的砂輪，使用 40 微米厚的砂輪 MICRON-CUT。許多設備製造商和工業公司開始將損壞歸咎於 DISCO，因為工具無法適應這些超薄砂輪。正因為如此，DISCO開始設計自己的設備。DISCO工具甚至被用來切割阿波羅11號帶回的月球岩石！

在 70 年代，DISCO 通過生產自動劃線機和切割鋸進入半導體行業。在 1977 年的 Semicon 會議上，DISCO 開發並展示了他們的 DAD-2H 切割鋸。他們在停止和重新啟動鋸時遇到了切割輪斷裂的問題，因此 DISCO 團隊決定讓他們的鋸和切割輪在整個為期數天的展會期間永不關閉。顯然，在 1977 年的展會上，DISCO在半導體用戶中風靡一時。

儘管是一家老牌日本公司，但公司文化卻並非如此。它們非常高效，並且專註於質量和吞吐量。他們可能擁有世界上最獨特的企業文化。讓我們談談它是如何產生的。

DISCO：一切都有價格

DISCO 面臨許多大型和老牌公司都面臨的問題。大把的時間被浪費在一次又一次的會議上。每一個決定都必須涉及數十名員工。沒有創新空間，員工將大量時間浪費在不必要的行動上。官僚主義扼殺了公司的命脈。與此同時，整個組織的溝通不暢，因為員工越來越專註於他們的利基市場，以至於他們錯過了總體戰略。那些致力於產品和管理的具體細節的人之間有太多的層次。

解決方案非常奇怪，坦率地說很酷。有一種內部虛擬貨幣被創建，稱為「 Will 」。這種貨幣被用作補償系統來跟蹤每個人和團隊對收入的貢獻。工人獲得基本工資和獎金，獎金取決於他們完成任務所獲得的收入。小組互相付費以完成任務。銷售團隊付錢給工廠工人生產商品，而後者又付錢給工程師設計產品。一旦完成銷售，它就會產生一定數量的意願，並傳遞給供應鏈中的每個人，包括人力資源和 IT 支持人員。

當集團老闆將集團的一部分預算分配給他們必須完成的每項任務時，普通員工將獲得虛擬貨幣。然後團隊成員使用應用程序競標這些工作。不吸引任何投標的任務通常被證明是不必要的工作。濫用或濫用該系統的經理已被他們的員工拋棄，他們可以自由地轉移到其他團隊。

在 DISCO，一切都有價格，從會議室、辦公桌和個人電腦到放置雨傘的地方。個人幾乎是一個人的創業公司！

這種自由使員工能夠塑造自己的一天，專註於自己的時間和努力的價值。在人們並肩工作的環境中，鐵杆自由市場方法的無情被沖淡了。

另外，他們還有對低效行為有懲罰制度，包括堆積不必要的庫存甚至加班。自 2015 年實施處罰以來，加班時間減少了 9%，這與日本政府改善工作與生活平衡的目標一致。

該計劃的成功不容小覷。DISCO 的營業利潤率從實施前的 16% 上升到最近一年的 36%。此外，他們也獲得了一些份額。

DISCO：涉及芯片製造全過程

DISCO產品用於芯片製造的整個過程。錠是生長和切割然後研磨下來的。在硅片切割之前，硅片的背面被磨掉。晶圓被切割，芯片被封裝在大尺寸封裝上，切割成單個單元。這些步驟中的每一個都有更多的複雜性。

如圖瑣事，DISCO研磨機陣容根據硅片的產量變化很大。對於比鑽石更硬的碳化硅等特殊材料，也有不同的工具。材料處理非常重要，具體取決於每個材料的厚度。主要研磨後，一些用例需要使用研磨機/拋光機以使表面更均勻。此外，還有表面刨床。他們通常使用金剛石鑽頭來部分去除桂皮哪的一部分。DISCO 也銷售 CMP 工具，但與佔據大部分市場份額的應用材料和佔據大部分剩餘市場的 EBARA 相比，它們的份額非常低。

隨着先進封裝（尤其是混合鍵合）的興起，減薄應用市場正在飆升。

切割鋸和刀片是 DISCO 的另一項主要業務。根據所需的自動化水平和吞吐量，還有各種工具。還有各種各樣的刀片類型。一般來說，有 4 種主要類型的刀片位於曲線中不同點的剛度、刀片壽命和切削能力。鋸子，就像砂輪一樣，會磨損，必須半定期更換。對於DISCO來說，這是一個很好的消耗品業務。

在許多情況下，您不只是用物理刀片研磨然後鋸。上面這張幻燈片，展示了一些先進的細化技術。研磨前切塊是很常見的。該戰片直觀地展示了它，但在翻轉和研磨之前，晶圓被部分切割。當磨穿發生時，它會遇到部分切割並且硅片分裂成裸片。該過程包括 5 種 DISCO 工具 + 多種消耗品（例如鋸、砂輪和膠帶層壓板）的生命周期。

切割不僅是用鋸子完成的。它也可以用激光來完成。這稱為隱形切割。在這裡，我們將介紹「street」的概念。street是die之間的區域。隨着芯片尺寸變小，street佔用的加工硅晶圓面積會變得不成比例地增大。超小芯片尺寸必須應對成本預算的消耗。因此，鋸變得非常低效。這就是隱形切割的用武之地。激光可以處理大小几乎為 0 的street。會有一些浪費，但寬度會大大減小，因此可以增加每個晶圓的裸片數量。

隱形和等離子切割目前主要用於特殊工藝，尤其是 MEMS，或者具有極小的裸片尺寸。隨着即將到來的 3nm 節點和先進封裝的出現，晶圓成本飆升，我們可以看到隱形切割進入前沿邏輯芯片。激光通常聚焦在頂層下方的晶圓部分。它也可以用來在晶片上開槽，然後用等離子切割。將激光切割帶入其他工藝存在一些擔憂，因為激光會導致分層和與街道相關的金屬問題。鋸還有其他問題，切割芯片可能會導致金屬被拖到street上而造成損壞。

Taiko 工藝是一項非常有趣的創新。與其研磨整個硅片，然後不得不使用臨時載體作為結構支撐，砂輪只研磨內部，留下全厚度的外環。有一些用於消除應力的蝕刻工藝。之後是通孔、凸塊、分立器件、背面金屬化和晶圓級探針卡測試的高級集成。用激光切割整個厚度的環，並將最終組件切割成用於包裝的模具。

原則上，激光剝離工具看起來與 SOITEC 使用其Smart Cut SiC技術所做的非常相似。激光剝離顯示在藍寶石襯底上，但單獨的外延層的轉移是類似的。可能是 SOITEC 使用了 DISCO 的工具，但他們在 PR 中沒有提到用於升空的激光器。