先進製程,驅動耗材與特化升級,中砂鑽石碟高效能、昇陽半導體擴充再生晶圓產能…

在過去十年,半導體產業的競爭被認為能率先推進製程節點,誰就掌握產業話語權,從28奈米、7奈米、5奈米1路走到3奈米,市場的焦點長期鎖定在曝光設備、光刻技術與EUV機台等關鍵資本設備上,甚至形成製程領先等於競爭力領先。
進入2026年,真正影響先進製程擴產速度與良率穩定度的關鍵,開始從設備端,轉移到耗材與特化材料體系。以晶圓代工龍頭的營運數據清楚看出,台積電26年第1季營收達1.13兆元,年增35.1%,稅後純益5724.8億元,年增58.3%,在高基期下仍維持強勁擴張,其中3奈米製程占晶圓營收比重已達25%,顯示先進製程已正式跨過導入期,進入大規模量產階段,更關鍵的是,2奈米製程已於25年第4季開始量產,採用奈米片(GAA)電晶體架構,當電晶體從鰭式場效電晶體(FinFET)轉向環繞閘極,結構立體化、線寬更細、堆疊更多,製程容錯空間更小,使得每一道步驟對材料純度、表面潔淨度與平坦度的要求同步拉升,這也意味著,決定產能與良率的關鍵,不再只是設備性能,而是材料能否穩定支撐這樣的極限製程。
根據台積電規劃,N2U與後續節點將延伸到28~29年,在High-NA EUV尚未全面導入之前,製程優化將更依賴材料與流程整合來達成效能提升,這意味著未來數年內,透過增加製程步驟與材料優化來提升性能的比重將持續提高,而耗材在整體製造成本中的占比也將同步上升,形成1個由技術路徑決定的成長。
當先進製程從3奈米走向2奈米,尤其台積電N2製程採用第1代奈米片電晶體技術,並已如期於25年第4季開始量產。台積電官方資料指出,N2技術採用Nanosheet電晶體架構,提供全節點效能與功耗進步,這也代表製程平坦度、表面潔淨度與材料穩定性要求進一步提高。在CMP領域,中砂(1560)的鑽石碟用於半導體化學機械研磨(CMP)製程,主要功能是修整研磨墊,以達到理想移除率與平坦度,對先進製程良率具有關鍵影響。
中砂近期法說資料顯示,鑽石碟25年底產能為每月5萬顆,26年將持續新增至6萬顆以上,公司同時指出晶圓研磨砂輪可應用於矽晶圓加工、IC封裝、WLP、PLP、2.5D與3D等場景,這代表中砂的產品線已不只連動前段晶圓製程,也延伸到先進封裝與硬脆材料加工。值得注意的是,中砂12吋再生晶圓產能也規劃於26年第3季達到每月40萬片,以支援高階再生與測試晶圓需求,當2奈米以下節點的製程愈精細,晶圓廠不能只靠最終檢測找問題,而是必須在每一道關鍵步驟前後建立監控機制,這使再生晶圓與CMP耗材形成一組相互支援的材料系統。
另一方面,研磨墊是與CMP耗材相輔相成的關鍵材料,作為晶圓與研磨液之間的接觸介面,並直接決定平坦化品質與製程穩定性。在化學機械研磨過程中,研磨墊必須同時承受機械壓力、化學反應與長時間磨耗,並與研磨液及鑽石碟形成高度匹配的系統。過去高階CMP研磨墊市場長期由杜邦(DD.US)等國際大廠主導,原因在於研磨墊並非一般塑膠或低階耗材,而是需要精準控制微結構與材料特性的高門檻工程材料,開發過程往往需與晶圓廠進行長期製程驗證與共同開發。這也意味著,台廠若要切入該市場,不能僅以價格競爭,而必須建立材料配方、製程控制與客戶驗證的整體能力。在台灣供應鏈中,頌勝科技(7768)等業者正逐步切入CMP研磨墊與相關材料領域,屬於新興參與者。若未來能建立自主配方與量產能力,並與CMP鑽石碟、研磨液及清洗材料形成整體解決方案,將有機會從單一產品供應,提升為製程系統供應商。
在先進製程中同一片晶圓上會同時存在金屬、介電層、阻障層與各式薄膜材料,化學機械研磨液必須在不同材料之間精準控制反應速率,同時避免刮傷、腐蝕、顆粒殘留與缺陷生成,因此研磨液不是單一化學品,而是一套高度客製化的配方工程;達興材料(5234)近年從顯示器材料延伸至半導體特用化學,第一季營收12.01億元、年增約9%,自結稅前獲利2.66億元、年增約18%,獲利增幅高於營收,反映半導體材料比重提升後,產品組合正往高附加價值邁進。
最重要的是,當材料會影響製程參數與良率,供應商就必須參與早期驗證、配方調整與量產導入,這種關係一旦建立,後續替換供應商的成本與風險都會大幅提高,材料廠也因此形成較長期的客戶黏著度,其中,新應材雖然不完全屬於CMP核心耗材,但其Rinse(清洗液)、EBR(EdgeBeadRemover)與BARC(底部抗反射塗層)等關鍵材料,並在清洗、光阻與表面處理等環節和CMP共同參與先進製程的良率控制;換言之,CMP不是獨立製程,而是與清洗、去膠、薄膜、光阻、再生晶圓形成1個連續的材料閉環,任何一個環節不穩,都可能使前面投入的設備與產能無法轉化為最終良率。
此外,再生晶圓過去被視為降低成本的輔助材料,在2奈米世代已出現本質轉變。昇陽半導體(8028)在這一波趨勢中受惠明顯,其營收持續隨先進製程擴產而成長,並同步擴充12吋再生晶圓產能,以因應客戶需求。關鍵在於再生晶圓必須與製程高度匹配,一旦供應距離過遠或驗證流程過長,就可能影響整體生產,因此再生晶圓供應商與晶圓廠之間的地理與技術距離,成為決定合作深度的重要因素。同樣地,半導體特用氣體(Specialty Gases)在先進製程中的用量與重要性正持續上升。隨著製程節點從7奈米、5奈米推進至3奈米與2奈米,製程步驟增加、結構複雜化,使每片晶圓在沉積、蝕刻、清洗等環節所需的氣體種類與使用量同步提升。這些氣體多具高反應性與超高純度要求,一旦供應不穩,不僅可能導致產線停擺,也可能因雜質污染造成設備損傷與製程失效,進而影響良率與交期。
在台灣供應鏈中,台特化(4772)近年維持穩定成長,競爭優勢不僅來自氣體供應能力,更涵蓋氣體純化、儲運管理與即時監控系統。隨著晶圓廠導入智慧製造與即時庫存管理,特氣供應商需與客戶製程系統高度整合,從供氣穩定性到流量與純度監控,都直接影響製程參數與良率表現。換言之,特氣供應商已逐步從傳統材料供應者,轉變為製程系統的一部分。此外,在疫情與地緣政治風險升高後,半導體供應鏈更加重視在地化與供應韌性。包括特用氣體在內的關鍵材料,其在地供應比例呈現提升趨勢,以降低跨境運輸中斷與供應鏈斷鏈風險。
隨著封裝尺寸放大與HBM堆疊層數增加,熱密度與機械應力同步升高,材料不僅需滿足電性與訊號完整性要求,還必須具備良好的熱傳導與機械穩定性,以避免翹曲與封裝失效。這使材料驗證週期顯著拉長,從設計導入到量產需經歷更長時間的可靠度測試與製程整合。
