佳能光刻机现在是什么水平？探访进博会上的光学大厂

来源:国际电子商情发布时间:2022-11-16919浏览

进博会的装备技术展区，几家光学大厂成为一道格外靓丽的风景线，不仅是ASML这种光刻机制造商，还有在供应链层级上涉足更上游的佳能、尼康。我们还特别拍了个“光学大厂”的图集，汇聚了包括ASML、佳能、蔡司、尼康等参展企业——虽然这些企业如果单就电子行业来看，涉足的层级和业务都有区别。

像佳能这种公司的业务线相对庞杂，而且很多产品都还很知名，比如说相机、摄影镜头、打印机这些消费电子产品。实际上，和芯片与显示面板制造相关的光刻机、FPD曝光机、OLED蒸镀机等一众光学设备产品，这次并未出现在佳能的展台上，毕竟那都是大件。佳能就这些技术展示了一些下游合作伙伴的产品，比如说折叠屏手机、OLED显示屏等。不过有幸我们这次采访到了佳能光学设备（上海）有限公司董事长兼总经理牧野晶先生，聊了聊佳能的这块业务，及佳能眼中半导体与显示市场的未来。我们将这次采访分作5个大的问题做个总结：

1.目前佳能公司的光学设备业务规模多大？

佳能公司的业务虽然很多，不过从财报依然能够相对便捷地梳理出来。从佳能2021财年（截至2021年12月31日）年报来看，这家公司全年净销售额（net sales）3.5134万亿日元（约合305.51亿美元），同比增长11.2%；营业利润（operating profit）2819.18亿日元（约合24.51亿美元）——同比增幅达到了155.0%，还是相当契合去年行业的牛市。这家公司的业务，从大方向可以分成打印（printing group）、影像（imaging group）、医疗（medical group）、工业与其他（industrial and others group）。佳能在消费电子市场最知名的，应该就是打印机和成像设备了——后者包括单反、无反相机、摄影镜头、网络摄像头、多媒体投影机等。而我们最为关心的光刻机、蒸镀机这类设备属于其中的“工业与其他”。从2021年的营收情况来看，佳能的这项业务占到整个佳能公司营收的大约15.5%。该业务具体的产品包括了半导体光刻机、FPD曝光机、OLED显示制造设备、真空薄膜沉积设备、die键合机等。其实佳能这家公司超过一半的营收都来自打印业务；成像业务的营收份额在18.6%。2021年报中，佳能提到存储与逻辑芯片制造商，对于半导体光刻设备的需求很旺盛；当时FPD显示曝光设备需求也相当强劲——毕竟2021年主要还是沉浸在LCD面板的疯狂涨价潮中，即便从Q4显示行业已经开始面临周期性衰退——而且衰退速度还非常之快，前不久国际电子商情就有过详细报道。

至少在2021年，佳能的业务线是全线看涨的。其中工业与其他板块的营收5457.42亿日元，同比增长18.2%。基于泛半导体产业的供应链比较长，即便当前整个电子产业大趋势出现衰退，上游的设备供应商业绩仍然非常好。即便看佳能2022 Q3季报，这个业务板块当季仍然有18.5%的增长。如果从全球区域市场来看，佳能最大的市场在美洲，其次是欧洲、亚太地区，以及日本本国市场——这种营收分布在过去这些年还是相对稳定的。只不过这是整个佳能公司的情况，其工业与其他板块的销售情况就不得而知了。牧野晶在接受采访时说从2020年开始，中国（包含中国台湾）就已经是佳能显示制造设备最大的市场，“相对来说，我们FPD面板制造行业都集中在亚洲地区。在亚洲，中国所占份额和比重是最高的，不管是曝光机还是蒸镀机。”牧野晶说。基于此前LCD面板涨价潮，实际上去年曾有过一段时间，京东方的面板营收超过了Samsung Display。加上主要的LCD面板制造商都在大陆和台湾，这种情况也比较容易预期。

2.佳能现在的光刻机是什么水平？

我们也询问了，用佳能光刻机以后，foundry厂所能达成的最高工艺水平。牧野晶告诉我们佳能的KrF光源设备，波长248nm，“对应到最小极限线宽是90nm”。不过佳能还有一些应用新技术、更精密的设备，后文会有提及。就应用于半导体制造方向，佳能在今年进博会上介绍的，是自家的i-line和KrF光刻机——面向各种类型的芯片，而且不仅是狭义的芯片制造，也包括一些现代化的封装技术。比如FPA-5520iV半导体i-line步进式光刻机也做晶圆级封装——主要针对一些多die封装过程中，比如SiP封装的substrate里面走线的RDL层；3D封装中我们经常听到的TSV硅通孔。这些部分也需要微米、亚微米级别的线宽，自然就需要光刻机参与。还有像是FPA-3030i5a面向的是8英寸及以下尺寸晶圆的光刻机，当代碳化硅、氮化镓器件制造需要用到；以及FPA-3030EX6这种KrF光刻机，支持模拟芯片制造；FPA-6300ES6a则更多用于大规模生产DRAM、闪存等存储设备（也支持各类传感器、微处理器制造）。

牧野晶说光刻机的应用远不仅限在数字芯片制造的尖端工艺上。“像碳化硅这种化合物基板，就和主流硅基晶圆不同。材质上有差异，对于光刻机的要求也就不一样。在这个领域，我们就有很多解决方案。”“还有在半导体制造后端的先进封装，这部分对光刻机的需求也很高，我们在这方面就有很多的应用。”牧野晶说，“more than Moore还有很多广泛的应用。在这些领域内，佳能会更新产品线，满足客户需求，相信我们的市场会越来越大。”其实从佳能提供的这些光刻机种类，也很容易理解，佳能光刻机业务的营收潜力巨大；尤其是在节能、减碳的大趋势下——这对半导体整个产业而言都是营收增长点，尤其一些功率器件。相关半导体光刻机的部分，这次佳能于进博会期间介绍的技术和产品，有两点是我们认为格外值得一提的。首先是近期佳能在推一个叫Lithography Plus的半导体光刻机解决方案平台。佳能在介绍中说是基于技术积淀、海量制造数据，“在提升设备维护运转率的同时，能够实现半导体制造工艺的优化，通过技术与数据优势，提升光刻机的生产效率”。听起来颇有点“计算光刻”的意思，虽然不清楚有没有应用AI之类的技术。牧野晶说，这一平台的功能很多，像是“针对工厂复数台设备，比如8台、10台，可以做设备统一管理。”“简单总结：按照目的来分类，一个目的是提高生产性能，另一个目的是提高良率；从生产线角度，则做到一是让设备不要有故障，另一个是即使发生故障也能让设备很快恢复，最终做到让设备维持运作的状态时间越来越长。”缩减客户停机时间或尽可能不停机，似乎是各类设备制造商一直以来的目标，尤其是此类精密设备。而在提升良率的部分，“光刻机的菜单里面有很多参数，有些参数需要做精细调整。”牧野晶说，“把参数调好，才能发挥设备100%的效力。当然这也不光是设备的问题，还和材料和其他周边相关。”而Lithography Plus的存在就是解决这些问题的，基于过往经验和大量数据的汇总，“我们会给客户提供推荐，通过这个平台告诉客户做这样的产品、可能这样设定比较好，能节省客户很多的时间。”另外值得一提的是，佳能在做一种“纳米压印”光刻技术——达成光刻的方法和“光学曝光完全不一样”，“类似于盖章，没有复杂的光学元器件”，不是通过图案mask（掩模板）后微缩曝光，而是一种“等比例”的技术，“reticle上面是多少纳米，压在晶圆上面就是多少纳米”；同时，“纳米压印的图案每一层都一次压印成形，不像传统光刻会用到SADP/SAQP（多重曝光）等复杂工艺”。其特点在于制造成本更低，而且耗电量也远低于EUV光刻机。虽然我们不清楚这种等比例的光刻，掩模板究竟要怎么做；而且其原理决定不能进行多重曝光，又如何达成更小的pitch；不过牧野晶说，当前这类设备还没有到量产阶段，但“我们相信如果这个设备能够成功量产的话，将具有革新意义，压倒性地降低逻辑电路生产成本”。“这个设备目前还在做量产评价，目前十几纳米已经成功实现。”“我们相信将来是能够做到的。”

3.面对半导体光刻机供不应求的市场现状，佳能是怎么做的？

“无法按照客户希望的交期来供货，这是事实。”牧野晶说，“原因之一当然和产能有关。另一个原因是光刻机生产需要很多零部件。目前这些零部件的供给也存在问题。”“我们造光刻机，生产能力和零部件有关；同时也和我们自己有关，比如制造场所、员工数量够不够等。”“不过前一阵日本那边也有新闻报道，我们的半导体光刻机工厂有扩产计划。”这应该是10月份的一则消息，当时佳能宣布要投资超过500亿日元在日本新建一座半导体设备工厂，目标是将半导体设备产能提升一倍。据说这是佳能21年来首次扩大光刻机生产线。“计划是在2025年投产。关于光刻机部品、零部件相关的问题，我们在和供货商沟通交流，希望能够加快供货的速度。”牧野晶表示，“同时我们还在想办法，实现部品零部件供应商的多样化，以前只有一两家供货的，现在去找第三家、第四家。”

4.作为FPD曝光机和OLED蒸镀机供应商，佳能如何看待显示行业寒冬？

相较于半导体光刻机，显示面板设备其实更能算作佳能主场。尤其OLED蒸镀机——从市场份额来看，应当还没有敌手；而曝光机市场，则基本与尼康长期保持对半分。进博会期间，佳能也介绍了几款面向8代和6代基板的FPD曝光机，以及来自Canon Tokki的OLED真空蒸镀机的相关产业设备应用。显示面板的上游制造设备市场和半导体制造还是不大一样的，比如说佳能虽然和尼康对半切分FPD曝光机市场，但两家的技术路线也大相径庭。牧野晶说佳能的FPD曝光设备目前用的是MPA（Mirror Projection）方式，“是反射式的等倍投影”；技术特点在于“不会有拼接曝光产生的显像不良影响，能够实现大规模生产效率”；“一次性曝光的高生产性和高品质的显示性能，是佳能的优点”。而在OLED蒸镀机方面，牧野晶介绍说其核心技术特点在于“蒸镀技术是高真空环境下实现的。因此在真空环境下，Tokki蒸镀机所拥有的长时间生产稳定性、高精度对位性能、高精度真空搬送性能和蒸镀性能，都是Canon Tokki的核心技术所在”。

对于显示行业正面临周期性下滑的问题，“我个人对于这个市场的观点是，因为显示面板市场需求是周期性的，一个新产品出来以后，到市场达到饱和，然后下行，这是周期性规律——这么多年来显示行业都是这样规律波动的。”牧野晶说，“我们对这个市场未来状况仍保持乐观态度。”“因为显示产品本身的特性，是随着新产品出现带来新的需求。比如以前电视主流尺寸是32寸、40寸，然后出现了65寸、75寸的电视机，尺寸变大带来新的需求。OLED电视也已经开始进入人们视野；还包括新形态的手机，采用折叠屏、卷曲屏，也带来了更多新的市场需求。”牧野晶谈到，“这其中，我们特别看好OLED面板的应用，我相信它能引领未来新显示器件的变革。”“OLED越做越薄，可以做柔性的、可挠的或者透明的。未来应用场景会有大的突破。”“还有像是车载市场的需求”，“OLED特性带来新产品形态，我们认为是很值得被期待的。而且我们从合作伙伴和客户的布局来看，他们的生产稼动率也呈现出成长态势。”

5.对中国未来的市场怎么看？

“我在中国负责光刻机业务已经17、18年了。在这个过程里，也和中国市场、中国客户之间形成了非常良好的合作伙伴关系。”牧野晶说，“这其中佳能的客户有中国企业，也有在中国市场的韩国、欧美企业。”看中国未来5年的市场，就行业本身，“我觉得不管是半导体还是显示相关的，我都坚信这个市场的成长是切实、肯定的。”“显示面板市场暂时在下滑、半导体市场应用方向之一的智能手机销量也有些低迷，但这都只是和去年非常好的市场表现做对比。整体上来看，我觉得成长趋势是不会变的。”

“半导体市场里，普通消费者了解CPU、存储产品比较多。但半导体应用其实是非常广泛的，比如电源管理、各种传感器、通信等。这些都是潜在增长点。”如本文第一部分所述，这些也都是佳能光刻机当前覆盖的下游市场。而“从中国国家的潜能角度来看，中国人口众多，是非常大的市场。现在中国经济也在发展阶段，大家都有能力消费中高端产品了。”牧野晶总结说，“对我们来说，我们的认知是这个市场会一直往上增长。而现在的市场，只是在增长过程中的一些调整而已。”

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