DISCO：一家少被提及的半导体设备巨头

2022年07月24日10:46:03 财经 1890

失效分析赵工半导体工程师 2022-07-24 09:50 发表于北京

DISCO是一家日本公司，其核心竞争力是将制造的半导体硅片研磨成更薄的硅片，然后将其切割成die，然后组装成电子产品。他们的公司座右铭是 Kiru, Kezuru, Migaku，意思是切割、研磨和抛光。DISCO 在晶圆研磨机、砂轮、晶圆切割锯、激光锯和表面平坦化的生产中占有领先的市场份额。

这些业务使 DISCO 在 2021 年获得了近20亿美元的收入。我们将深入研究 DISCO 制造的主要半导体工艺工具。

在深入探讨这些主题之前，让我们简要介绍一下公司的历史以及他们独特的文化。在专注于半导体之前，DISCO 被称为 Dai-Ichi Seitosho CO。他们只是在开始出口到美国后才重新命名，以方便发音。它们是用于各种产品的重点砂轮，但当他们生产出用于研磨 C 形磁铁的薄 (1.2mm) 高精度刀片时，它们确实达到了目标。随着他们的进步，他们发明了树脂刀片，将硬质材料封装在超薄（0.13mm）树脂内。这些用于切割钢笔笔尖。

DISCO 继续制造越来越薄的砂轮，使用 40 微米厚的砂轮 MICRON-CUT。许多设备制造商和工业公司开始将损坏归咎于 DISCO，因为工具无法适应这些超薄砂轮。正因为如此，DISCO开始设计自己的设备。DISCO工具甚至被用来切割阿波罗11号带回的月球岩石！

在 70 年代，DISCO 通过生产自动划线机和切割锯进入半导体行业。在 1977 年的 Semicon 会议上，DISCO 开发并展示了他们的 DAD-2H 切割锯。他们在停止和重新启动锯时遇到了切割轮断裂的问题，因此 DISCO 团队决定让他们的锯和切割轮在整个为期数天的展会期间永不关闭。显然，在 1977 年的展会上，DISCO在半导体用户中风靡一时。

尽管是一家老牌日本公司，但公司文化却并非如此。它们非常高效，并且专注于质量和吞吐量。他们可能拥有世界上最独特的企业文化。让我们谈谈它是如何产生的。

DISCO：一切都有价格

DISCO 面临许多大型和老牌公司都面临的问题。大把的时间被浪费在一次又一次的会议上。每一个决定都必须涉及数十名员工。没有创新空间，员工将大量时间浪费在不必要的行动上。官僚主义扼杀了公司的命脉。与此同时，整个组织的沟通不畅，因为员工越来越专注于他们的利基市场，以至于他们错过了总体战略。那些致力于产品和管理的具体细节的人之间有太多的层次。

解决方案非常奇怪，坦率地说很酷。有一种内部虚拟货币被创建，称为“ Will ”。这种货币被用作补偿系统来跟踪每个人和团队对收入的贡献。工人获得基本工资和奖金，奖金取决于他们完成任务所获得的收入。小组互相付费以完成任务。销售团队付钱给工厂工人生产商品，而后者又付钱给工程师设计产品。一旦完成销售，它就会产生一定数量的意愿，并传递给供应链中的每个人，包括人力资源和 IT 支持人员。

当集团老板将集团的一部分预算分配给他们必须完成的每项任务时，普通员工将获得虚拟货币。然后团队成员使用应用程序竞标这些工作。不吸引任何投标的任务通常被证明是不必要的工作。滥用或滥用该系统的经理已被他们的员工抛弃，他们可以自由地转移到其他团队。

在 DISCO，一切都有价格，从会议室、办公桌和个人电脑到放置雨伞的地方。个人几乎是一个人的创业公司！

这种自由使员工能够塑造自己的一天，专注于自己的时间和努力的价值。在人们并肩工作的环境中，铁杆自由市场方法的无情被冲淡了。

另外，他们还有对低效行为有惩罚制度，包括堆积不必要的库存甚至加班。自 2015 年实施处罚以来，加班时间减少了 9%，这与日本政府改善工作与生活平衡的目标一致。

该计划的成功不容小觑。DISCO 的营业利润率从实施前的 16% 上升到最近一年的 36%。此外，他们也获得了一些份额。

DISCO：涉及芯片制造全过程

DISCO产品用于芯片制造的整个过程。锭是生长和切割然后研磨下来的。在硅片切割之前，硅片的背面被磨掉。晶圆被切割，芯片被封装在大尺寸封装上，切割成单个单元。这些步骤中的每一个都有更多的复杂性。

如图琐事，DISCO研磨机阵容根据硅片的产量变化很大。对于比钻石更硬的碳化硅等特殊材料，也有不同的工具。材料处理非常重要，具体取决于每个材料的厚度。主要研磨后，一些用例需要使用研磨机/抛光机以使表面更均匀。此外，还有表面刨床。他们通常使用金刚石钻头来部分去除桂皮哪的一部分。DISCO 也销售 CMP 工具，但与占据大部分市场份额的应用材料和占据大部分剩余市场的 EBARA 相比，它们的份额非常低。

随着先进封装（尤其是混合键合）的兴起，减薄应用市场正在飙升。

切割锯和刀片是 DISCO 的另一项主要业务。根据所需的自动化水平和吞吐量，还有各种工具。还有各种各样的刀片类型。一般来说，有 4 种主要类型的刀片位于曲线中不同点的刚度、刀片寿命和切削能力。锯子，就像砂轮一样，会磨损，必须半定期更换。对于DISCO来说，这是一个很好的消耗品业务。

在许多情况下，您不只是用物理刀片研磨然后锯。上面这张幻灯片，展示了一些先进的细化技术。研磨前切块是很常见的。该战片直观地展示了它，但在翻转和研磨之前，晶圆被部分切割。当磨穿发生时，它会遇到部分切割并且硅片分裂成裸片。该过程包括 5 种 DISCO 工具 + 多种消耗品（例如锯、砂轮和胶带层压板）的生命周期。

切割不仅是用锯子完成的。它也可以用激光来完成。这称为隐形切割。在这里，我们将介绍“street”的概念。street是die之间的区域。随着芯片尺寸变小，street占用的加工硅晶圆面积会变得不成比例地增大。超小芯片尺寸必须应对成本预算的消耗。因此，锯变得非常低效。这就是隐形切割的用武之地。激光可以处理大小几乎为 0 的street。会有一些浪费，但宽度会大大减小，因此可以增加每个晶圆的裸片数量。

隐形和等离子切割目前主要用于特殊工艺，尤其是 MEMS，或者具有极小的裸片尺寸。随着即将到来的 3nm 节点和先进封装的出现，晶圆成本飙升，我们可以看到隐形切割进入前沿逻辑芯片。激光通常聚焦在顶层下方的晶圆部分。它也可以用来在晶片上开槽，然后用等离子切割。将激光切割带入其他工艺存在一些担忧，因为激光会导致分层和与街道相关的金属问题。锯还有其他问题，切割芯片可能会导致金属被拖到street上而造成损坏。

Taiko 工艺是一项非常有趣的创新。与其研磨整个硅片，然后不得不使用临时载体作为结构支撑，砂轮只研磨内部，留下全厚度的外环。有一些用于消除应力的蚀刻工艺。之后是通孔、凸块、分立器件、背面金属化和晶圆级探针卡测试的高级集成。用激光切割整个厚度的环，并将最终组件切割成用于包装的模具。

原则上，激光剥离工具看起来与 SOITEC 使用其Smart Cut SiC技术所做的非常相似。激光剥离显示在蓝宝石衬底上，但单独的外延层的转移是类似的。可能是 SOITEC 使用了 DISCO 的工具，但他们在 PR 中没有提到用于升空的激光器。