在半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)替代的大趨勢下，已經(jīng)有中微公司、拓荊科技、華海清科等公司實(shí)現(xiàn)了細(xì)分領(lǐng)域的國產(chǎn)替代。但整體來看，在光刻機(jī)和封裝設(shè)備等領(lǐng)域國產(chǎn)替代仍面臨挑戰(zhàn)。
相對于被ASML壟斷的EUV光刻機(jī)，精密封裝設(shè)備并不被很多人熟悉。球焊機(jī)是一種通過金絲等連接芯片間電路的設(shè)備，可用于半導(dǎo)體封裝中引線鍵合等工序。
▲球焊焊點(diǎn)（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
在球焊機(jī)領(lǐng)域，因?yàn)榫炔粔?，國產(chǎn)球焊機(jī)往往只能用于LED顯示等領(lǐng)域，無法適用于精密的IC產(chǎn)線，市場份額主要被K&S、ASM等廠商所壟斷。最近，一家創(chuàng)建于2020年的國產(chǎn)封裝設(shè)備企業(yè)打破了這樣的局面。
9月末，國產(chǎn)封裝設(shè)備廠商凌波微步半導(dǎo)體科技有限公司（以下簡稱“凌波微步”）宣布完成數(shù)千萬元的A輪融資，其主營業(yè)務(wù)就是IC球焊機(jī)，產(chǎn)品主要參數(shù)性能已經(jīng)可以比擬國際大廠，并且實(shí)現(xiàn)了數(shù)百臺的出貨。
近期，芯東西也有機(jī)會和凌波微步的創(chuàng)始人兼CEO李煥然進(jìn)行單獨(dú)對話，既對凌波微步的創(chuàng)業(yè)故事、背景進(jìn)行了交流，并從中看到了國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的發(fā)展機(jī)遇。
01.
精密機(jī)械控制、團(tuán)隊(duì)協(xié)作管理
埋下創(chuàng)業(yè)伏筆
李煥然本人曾就讀于香港理工大學(xué)，擁有工業(yè)自動化碩士學(xué)位。在創(chuàng)辦凌波微步之前，他已經(jīng)擁有30多年的從業(yè)經(jīng)歷，不僅曾效力ASM、太古科技、香港新科等行業(yè)頭部玩家，還曾多次自主創(chuàng)業(yè)。對他來說，其每一段職業(yè)經(jīng)歷都對凌波微步的創(chuàng)建有所幫助。
李煥然碩士畢業(yè)后進(jìn)入的首家公司就是半導(dǎo)體封裝設(shè)備、材料巨頭ASM，當(dāng)時他的職位是機(jī)械工程師。
據(jù)李煥然回憶，剛剛進(jìn)入ASM時，他和很多畢業(yè)生一樣，在專業(yè)技能上并不成熟。他描述自己剛畢業(yè)時的情況：“我本人剛剛畢業(yè)的時候其實(shí)也什么都不懂，可能你說會畫圖，但是老工程師看了以后就覺得，這個東西根本不能用?！?/p>
一開始，李煥然只能在老工程師指導(dǎo)下做一些輔助工作。但隨著經(jīng)驗(yàn)的積累，他加入到了轉(zhuǎn)頭式楔焊機(jī)的設(shè)計(jì)中。在ASM工作期間，李煥然既對半導(dǎo)體行業(yè)形成了初步認(rèn)識，也對精密機(jī)械設(shè)計(jì)、工程師這一一線崗位的職責(zé)形成了自己的看法。
之后，李煥然進(jìn)入了太古科技，主要負(fù)責(zé)自動化工程師。這家公司是當(dāng)時全球第七大的封裝公司。在這里，李煥然主要負(fù)責(zé)一條MQUA封裝產(chǎn)線的自動化。
據(jù)李煥然分享，當(dāng)時，一般IC采用塑膠進(jìn)行封裝，但如果引腳數(shù)量較多且密集時，塑膠就會影響引腳排列，甚至可能會導(dǎo)致短路。此外，塑膠封裝也會帶來IC體積較大、散熱較差等問題。
太古科技的MQUA封裝產(chǎn)線則采用兩個金屬片進(jìn)行封裝，在BGA（Ball Grid Array）封裝還不成熟的時候，將引腳數(shù)提高到400多條。李煥然負(fù)責(zé)了該項(xiàng)目的全部流程，包括立項(xiàng)、審核、設(shè)計(jì)方案、成本評估、畫圖、程序、調(diào)試等。
他還將4個機(jī)械手與產(chǎn)線結(jié)合，完成了整個的封裝流程。這是日本之外，亞洲公司首次將機(jī)械手用于半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域。
2000年左右，李煥然進(jìn)入了香港新科，該公司是全世界最大的硬盤磁頭廠商，生產(chǎn)基地位于廣東東莞。
當(dāng)時，香港新科磁頭動態(tài)測試機(jī)的磁頭運(yùn)動精度就已經(jīng)達(dá)到了10nm。李煥然首次參與到了磁頭動態(tài)測試機(jī)、靜態(tài)測試機(jī)等尖端項(xiàng)目，提升了自己在運(yùn)動控制和化學(xué)分子生物處理等領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力。
此外，香港新科共有2萬多名員工，也幫助李煥然了解了如此龐大公司的運(yùn)營。這是他第一次接觸到如此龐大公司內(nèi)部的運(yùn)作，以及多個團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)同配合。這樣的經(jīng)歷為李煥然自主創(chuàng)業(yè)、研發(fā)國產(chǎn)IC球焊機(jī)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
02.
結(jié)合精密控制系統(tǒng)，打造國產(chǎn)IC球焊機(jī)
隨著工作經(jīng)驗(yàn)的積累，李煥然開始謀求自主創(chuàng)業(yè)。正好此時，美國半導(dǎo)體和電子裝配設(shè)備巨頭K&S在中國香港的亞洲總部撤銷，于是其部分員工在香港創(chuàng)辦了一家新的公司。該公司主要業(yè)務(wù)為K&S二手設(shè)備的服務(wù)和銷售，以及國際高端設(shè)備銷售。
經(jīng)朋友介紹，李煥然開始負(fù)責(zé)配套的自動化設(shè)備和送料設(shè)備。當(dāng)時李煥然曾經(jīng)為德國Hesse公司的楔焊系統(tǒng)設(shè)計(jì)過適合東南亞地區(qū)的送料和自動化系統(tǒng)，吸引了很多客戶。之后這套設(shè)備成為了全球銷量最大的高端半導(dǎo)體楔焊系統(tǒng)。
此后，李煥然也投資過固晶機(jī)等其他設(shè)備，并在市場上獲得了成功，搶占了不少日本廠商的市場份額。
在下定自主創(chuàng)業(yè)的決心后，李煥然就一直在關(guān)注半導(dǎo)體行業(yè)的變化，他發(fā)現(xiàn)球焊機(jī)市場被國際巨頭所壟斷，存在國產(chǎn)玩家成長的空間。早在2014年，李煥然就完成了第一臺IC球焊機(jī)設(shè)計(jì)制造原型機(jī)及軟件開發(fā)。
雖然球焊機(jī)是一類相對較為成熟的半導(dǎo)體設(shè)備，但是在半導(dǎo)體領(lǐng)域，球焊機(jī)需要對最高上百條引線進(jìn)行處理。一條線如果檢測出問題，這個生產(chǎn)環(huán)節(jié)就要停下來進(jìn)行調(diào)整、維修；如果沒有檢測出來問題，之前的工序就要全部作廢。
事實(shí)上，國產(chǎn)廠商的設(shè)備由于控制精度問題，很難進(jìn)入IC產(chǎn)線，只能用于LED顯示等對精度要求不高的領(lǐng)域；K&S、ASM等行業(yè)巨頭則有著自己的精密運(yùn)動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對這一市場的壟斷。
因此，如何提升球焊機(jī)的控制精度就至關(guān)重要。多年的一線工程師經(jīng)歷讓李煥然找到了解決辦法。在他看來，既然球焊機(jī)的精度難以掌握，那么結(jié)合先進(jìn)的運(yùn)動控制系統(tǒng)應(yīng)該可以滿足IC封裝的精度要求。
在確定技術(shù)路線后，李煥然很快鎖定了一家廠商的精密控制系統(tǒng)。2017年底，李煥然開始優(yōu)化運(yùn)動控制技術(shù)，提高控制精度、速度。
盡管研發(fā)方向是正確的，但是其原計(jì)劃采用的國外超聲波技術(shù)不符合開發(fā)要求。于是在2018年，李煥然與國內(nèi)開發(fā)商一起對超聲波控制和焊頭設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。2019年，李煥然組織團(tuán)隊(duì)繼續(xù)推進(jìn)球焊機(jī)研發(fā)，并最終實(shí)現(xiàn)了IC球焊機(jī)的產(chǎn)業(yè)化。
如今，凌波微步球焊機(jī)的性能并不遜色于K&S和ASM，其XY平臺加速至100公里/小時僅需0.2秒，Z軸焊頭加速至這一速度僅需0.02秒；而在高速運(yùn)動后，XY平臺可以精確停在所需位置，精度在±2微米內(nèi)；同時，凌波微步球焊機(jī)的焊接力度能夠掌握在±1g。
凌波微步當(dāng)前已累計(jì)完成數(shù)百臺設(shè)備的出貨，預(yù)計(jì)在人員和產(chǎn)線到位后將實(shí)現(xiàn)每年1500-2000臺的產(chǎn)量，大約占國內(nèi)市場的20%-30%。
雖然說起來比較簡單，但I(xiàn)C球焊機(jī)的研發(fā)成功，并非簡單地將運(yùn)動控制系統(tǒng)和球焊機(jī)結(jié)合，更依賴于李煥然及其團(tuán)隊(duì)的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。
李煥然舉例稱，就算是最簡單的導(dǎo)軌潤滑油成分是什么和涂多少都具備一定的技術(shù)門檻，更不用說精密運(yùn)動系統(tǒng)還要結(jié)合自身需求，和超聲波圖像結(jié)合、編程調(diào)教等?！凹词褂腥丝截惲怂械能浖陀布?，距離研發(fā)成功可能至少也要5年以上?！?/p>
同時，IC球焊機(jī)還可用于先進(jìn)封裝的凸點(diǎn)中。李煥然透露，凌波微步已經(jīng)做出了用于先進(jìn)封裝領(lǐng)域的樣機(jī)。
李煥然也坦然道，當(dāng)前凌波微步IC球焊機(jī)在基本的物理性能上和K&S、ASM的產(chǎn)品相差無幾，但是在操作簡便性、數(shù)據(jù)快速導(dǎo)入以及工藝的一些細(xì)節(jié)上研究得還不夠深入，存在一定差距。
不過從另一方面看來，國際巨頭層級復(fù)雜，客戶對設(shè)備的反饋需求很難直接傳達(dá)到一線工程師手中。凌波微步則能夠提供更加細(xì)致地服務(wù)，甚至可以加入到產(chǎn)線工藝中，為國產(chǎn)廠商服務(wù)。
03.
人才短缺限制凌波微步擴(kuò)產(chǎn)腳步
據(jù)了解，凌波微步分別在深圳和新加坡設(shè)有研發(fā)中心，并在常熟設(shè)有生產(chǎn)基地。李煥然分享道，這樣做既可以吸收國內(nèi)外的人才，又可以為其在長三角地區(qū)的客戶做好服務(wù)。
凌波微步位于常熟的生產(chǎn)基地目前每個月可以生產(chǎn)50臺設(shè)備，正在擴(kuò)大產(chǎn)能，預(yù)計(jì)到年底可以在硬件層面實(shí)現(xiàn)每年1500-2000臺的產(chǎn)能。但凌波微步具體產(chǎn)能如何還取決于對工人和技術(shù)人才的招聘、培訓(xùn)情況。李煥然稱，當(dāng)前凌波微步的員工總?cè)藬?shù)為70多人，如果想要達(dá)到上述每年1500-2000臺的產(chǎn)能，預(yù)計(jì)需要150-200人，產(chǎn)線上的工人就需要100人左右。
除了擴(kuò)產(chǎn)以外，擴(kuò)大研發(fā)團(tuán)隊(duì)規(guī)模、進(jìn)一步研究設(shè)備在工藝上的應(yīng)用也是凌波微步第一期融資的主要目標(biāo)。
講到這里，李煥然表現(xiàn)得十分無奈。他稱，目前凌波微步最缺乏的就是人。從整個行業(yè)來看，不管是工作經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人才，還是有意愿進(jìn)入這一行業(yè)的新鮮血液都不算多。凌波微步現(xiàn)階段不僅需要有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人才，更需要有意愿加入這一行業(yè)的年輕人。
對于人才培養(yǎng)，他認(rèn)為提高薪資待遇，甚至給予股權(quán)分紅固然是留住人才有效、直接的方法。但是對很多新人來說，真正能夠給他們更好的機(jī)會、項(xiàng)目歷練更加重要，需要讓他們真正加入到項(xiàng)目中收獲經(jīng)驗(yàn)，而不是端茶倒水打雜。
此外，國產(chǎn)替代浪潮以及半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)吃緊，都給予了凌波微步這樣創(chuàng)企不少機(jī)會。李煥然直言道，當(dāng)前的環(huán)境下，越來越多的廠商偏向于國產(chǎn)設(shè)備公司，凌波微步也在服務(wù)和對單獨(dú)廠商的定制化方面有著優(yōu)勢。相比于之前創(chuàng)辦、投資的公司，凌波微步更偏向于產(chǎn)品優(yōu)先，這也對李煥然和管理團(tuán)隊(duì)提出了新的挑戰(zhàn)。
未來，凌波微步將繼續(xù)打磨自己的產(chǎn)品，進(jìn)一步改善球焊機(jī)的性能，并將提升IC球焊機(jī)器件、系統(tǒng)的國產(chǎn)程度。從長期來看，凌波微步期望在半導(dǎo)體后端工序設(shè)備中占有一席之地。
04.
結(jié)語：人才短缺
或成國產(chǎn)設(shè)備廠商發(fā)展瓶頸
在國產(chǎn)替代的當(dāng)下，中國半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)獲得了發(fā)展的空間，有機(jī)會對龍頭發(fā)出挑戰(zhàn)。凌波微步實(shí)現(xiàn)了在半導(dǎo)體封裝設(shè)備領(lǐng)域的又一次突破。
但同時，半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)的人才匱乏阻礙了很多公司的發(fā)展。在與芯東西的交流中，李煥然多次感慨行業(yè)人才培養(yǎng)、吸納的艱難，這一因素更是成為了凌波微步擴(kuò)充產(chǎn)能、業(yè)務(wù)擴(kuò)張的最大瓶頸。
對中國半導(dǎo)體行業(yè)來說，加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)合作、提升行業(yè)薪資待遇、加強(qiáng)培訓(xùn)仍會是接下來發(fā)展的重點(diǎn)，這也是半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)替代的必經(jīng)之路。
