2025 metų puslaidininkių metrologijos technologijos: kaip tikslūs matavimai skatina naują lustų gamybos bangą. Išnagrinėkite proveržius, rinkos dinamiką ir ateities perspektyvas, formuojančias pramonę.

• Pateikimas: Pagrindinės tendencijos ir rinkos veiksniai 2025 m.
• Rinkos dydis ir prognozė (2025–2030): augimo trajektorija ir pajamų prognozės
• Technologiniai naujovės: naujos kartos metrologijos įrankiai ir metodai
• Svarbiausi žaidėjai ir konkurencinė aplinka
• Taikymo sritys: logika, atmintis ir pažangi pakavimas
• Regioninė analizė: Šiaurės Amerika, Azijos-Pacifikas, Europa ir likusi pasaulio dalis
• Iššūkiai ir barjerai: techniniai, ekonominiai ir tiekimo grandinės veiksniai
• Kylančios standartai ir reglamentavimo plėtra
• Strateginės partnerystės, M&A ir investicijų tendencijos
• Ateities perspektyvos: galimybės, trikdžiai ir ilgalaikis poveikis
• Šaltiniai ir nuorodos

Pateikimas: Pagrindinės tendencijos ir rinkos veiksniai 2025 m.

2025 metų puslaidininkių pramonė patiria esminę transformaciją, kai metrologijos technologijos tampa pagrindine pažangių gamybos mazgų ir heterogeninės integracijos galimybių užtikrinimo priemone. Kadangi prietaisų geometrijos mažėja žemiau 5 nm ir įvedamos naujos medžiagos, tikslūs kritinių matmenų, plėvelių storio ir medžiagų sudėties matavimai ir kontrolė tapo būtini derlingumo optimizavimui ir procesų kontrolei. Didėjanti pažangios metrologijos paklausa kyla iš dirbtinio intelekto (DI), aukštosios įrangos skaičiavimo (HPC) ir automobilių elektronikos, visos jos reikalauja vis sudėtingesnių ir patikimesnių puslaidininkių įrenginių.

Pagrindiniai pramonės žaidėjai gausiai investuoja į naujos kartos metrologijos sprendimus. KLA Corporation, pasaulinis procesų kontrolės ir derlingumo valdymo lyderis, toliau plečia savo portfelį su optinėmis ir e-beam inspekcijos sistemomis, pritaikytomis sub-5nm ir 3D NAND programoms. ASML Holding, žinomas dėl savo litografijos sistemų, taip pat tobulina savo metrologijos pasiūlą, ypač ekstremalios ultravioleto (EUV) litografijos kontekste, kur perklotų ir kritinių matmenų matavimai yra būtini prietaisų veikimui. Hitachi High-Tech Corporation ir Tokyo Electron Limited dar labiau stiprina savo pozicijas, naudodamos elektronų mikroskopiją ir tiesioginę metrologiją, teikdamos paramą tiek logikos, tiek atminties gamintojams.

Dirbtinio intelekto ir mašininio mokymosi integracija į metrologijos platformas yra apibrėžianti tendencija 2025 m. Šios technologijos leidžia realaus laiko duomenų analizę ir prognozuojamą procesų kontrolę, sumažindamos ciklo laikus ir gerindamos derlingumą. Be to, perėjimas prie pažangios pakavimo, pavyzdžiui, chipletų ir 3D integracijos, sukuria naujus metrologijos iššūkius, ypač inspekuojant per silikono vias (TSVs) ir heterogeninius sąsajas. Įmonės reaguoja kurdamos hibridinius metrologijos sprendimus, kurie sujungia kelias matavimo technikas, tokias kaip rentgeno, optinės ir elektroninės metodikos, kad patenkintų šiuos sudėtingus reikalavimus.

Žvelgiant į priekį, puslaidininkių metrologijos technologijų perspektyvos išlieka tvirtos. Tolesnis puslaidininkių įrenginių mažinimas, naujų medžiagų, tokių kaip aukštų dielektrikų ir sudėtinių puslaidininkių, priėmimas, taip pat pažangios pakavimo plėtra išlaikys stiprią paklausą inovatyvioms metrologijos sprendimams. Tikimasi, kad pramonės lyderiai pagreitins tyrimų ir plėtros investicijas bei strategines bendradarbiavimus, kad atitiktų besikeičiančius klientų poreikius ir išlaikytų konkurencingumą šioje sparčiai besivystančioje srityje.

Rinkos dydis ir prognozė (2025–2030): augimo trajektorija ir pajamų prognozės

Puslaidininkių metrologijos technologijų rinka yra pasirengusi tvirtai augti nuo 2025 iki 2030 metų, kadangi didėja puslaidininkių įrenginių sudėtingumas, pereinama prie pažangių gamybos mazgų (pavyzdžiui, 3nm ir žemiau), o dirbtinio intelekto, automobilių elektronikos ir 5G/6G ryšio programų plėtra taip pat auga. Kadangi prietaisų geometrijos mažėja, o 3D architektūros, tokios kaip gate-all-around (GAA) tranzistoriai ir pažangus pakavimas, tampa pagrindinės, poreikis tiksliai, didelio našumo metrologijos sprendimams didėja.

Pagrindiniai pramonės žaidėjai, tokie kaip KLA Corporation, ASML, Hitachi High-Tech Corporation ir Applied Materials, intensyviai investuoja į tyrimus ir plėtrą, kad atitiktų metrologijos iššūkius, su kuriais susiduria naujos kartos puslaidininkių gamyba. Pavyzdžiui, KLA Corporation toliau plečia savo optinių ir e-beam inspekcijos sistemų portfelį, tuo tarpu ASML integruoja metrologijos modulius į savo litografijos platformas, kad būtų galima užtikrinti linijinę procesų kontrolę ekstremalios ultravioletinės (EUV) ir aukštu NA EUV litografijoje.

Rinkos augimo trajektoriją palaiko didėjantys kapitalo išlaidos pirmaujančių surinkėjų ir integruotų prietaisų gamintojų (IDM), įskaitant TSMC, Samsung Electronics ir Intel, kurie visi didina investicijas į pažangią metrologiją, kad palaikytų savo technologijų programas. Pažangios metrologijos priėmimas yra ypač kritiškas derlingumo didinimui ir procesų kontrolei po-5nm mazguose, kur tradicinės matavimo technikos susiduria su apribojimais.

Nuo 2025 metų tikimasi, kad rinka patirs didelį metinį augimo tempą (CAGR) ir bendros pajamos iki 2030 metų turėtų pasiekti keletą milijardų JAV dolerių. Šią plėtrą skatina puslaidininkių gamybos pajėgumų plėtros Azijoje, Šiaurės Amerikoje ir Europoje, taip pat didėjantis dirbtinio intelekto ir mašininio mokymosi integravimas į metrologijos sistemas, siekiant realaus laiko defektų aptikimo ir procesų optimizavimo.

Žvelgiant į ateitį, puslaidininkių metrologijos technologijų perspektyvos išlieka stiprios, toliau tobulinant hibridines metrologijas (sujungiant kelias matavimo technikas), tiesioginę ir in-situ metrologiją bei naujų sprendimų, pritaikytų pažangiam pakavimui ir heterogeninei integracijai, kūrimą. Konkurencinė aplinka greičiausiai dar labiau sustiprės, nes įsitvirtinę dalyviai ir nauji technologijų teikėjai sieks tenkinti besikeičiančius puslaidininkių pramonės poreikius.

Technologiniai naujovės: naujos kartos metrologijos įrankiai ir metodai

Puslaidininkių pramonė sparčiai keičiasi metrologijos technologijomis, kurias skatina nuolatinis siekis link mažesnių mazgų, 3D architektūrų ir heterogeninės integracijos. 2025 m. pažangių metrologijos įrankių paklausa didėja, o pažangios gamyklos reikalauja neįtikėtino tikslumo ir našumo, kad palaikytų sub-3nm procesų technologijas ir sudėtingas prietaisų struktūras.

Viena iš didžiausių inovacijų yra hibridinės metrologijos plėtra, kuri sujungia kelias matavimo metodikas—tokias kaip optiniai, rentgeno ir elektroniniai metodai—teikdama išsamų kritinių matmenų (CD), perklotų ir medžiagų savybių charakterizavimą. ASML, pasaulinis litografijos ir metrologijos lyderis, yra šios srities pradininkas, integruodamas pažangias optines ir e-beam inspekcijos sistemas, kad spręstų EUV (ekstremalios ultravioletinės) litografijos ir aukšto NA (numerinė apertūra) procesų iššūkius. Jų metrologijos sprendimai yra būtini kontroliuojant raštų vietą ir defektyvumą atominiu mastu.

Kita svarbi tendencija yra tiesioginės ir in-situ metrologijos priėmimas, leidžiantis realaus laiko procesų kontrolę ir atsiliepimus. KLA Corporation, vyraujanti procesų kontrolės ir inspekcijos srityje, pristatė naujas platformas, kurios naudoja mašininį mokymąsi ir DI, kad analizuotų milžiniškus duomenų rinkinius iš kelių metrologijos šaltinių, gerindamos derlingumą ir mažindamos paslaugų teikimo laiką. Jų naujausi įrankiai skirti spręsti sudėtingumą, kylantį su 3D NAND, FinFET ir gate-all-around (GAA) tranzistoriais, kuriems reikalingi tikslūs aukštai aspektams pritvirtintų savybių ir pamirštų sąsajų matavimai.

Rentgeno metrologija taip pat įgyja populiarumą, ypač neardomiems pažangios pakavimo ir 3D integracijos tyrinėjimams. Thermo Fisher Scientific ir Bruker Corporation plečia savo portfelius naują aukštos rezoliucijos rentgeno difrakcijos (XRD) ir rentgeno fotoelektroninės spektroskopijos (XPS) sistemų asortimentą, leidžiančias detaliai tirti medžiagas ir sąsajas nanomatu.

Žvelgiant į ateitį, artimiausiais metais bus dar daugiau dirbtinio intelekto analitikos, didesnio automatizavimo ir metrologijos įrankių plėtros, galinčių pasiekti atomų lygio rezoliuciją. Pramonės bendradarbiavimas, pavyzdžiui, SEMI ir imec, pagreitina šių naujos kartos technologijų standartizavimo ir priėmimo procesus. Kaip prietaisų architektūros vystosi, metrologija išliks svarbi galimybė didinant derlingumą ir kontrolę, pagrindžianti puslaidininkių kelią iki dešimtmečio pabaigos.

Svarbiausi žaidėjai ir konkurencinė aplinka

2025 metų puslaidininkių metrologijos technologijų sektorius pasižymi intensyvia konkurencija tarp nedaugelio pasaulinių lyderių, kiekvienas iš jų pasinaudoja pažangiais moksliniais tyrimais ir strateginėmis partnerystėmis, kad atitiktų vis augančius naujos kartos puslaidininkių gamybos reikalavimus. Kai prietaisų geometrijos mažėja žemiau 5 nm ir įvedamos naujos medžiagos, poreikis tiksliai, didelio našumo metrologijos sprendimams yra dar niekada nebuvo toks didelis.

Pagrindiniai žaidėjai:

• KLA Corporation išlieka dominuojančia jėga rinkoje, siūlydama išsamų optinės ir e-beam inspekcijos, metrologijos bei duomenų analizės sistemų portfelį. KLA pastaruoju metu koncentruojamos į DI valdoma defektų aptikimą ir linijinę procesų kontrolę, su reikšmingomis investicijomis į hibridines metrologijos platformas, sujungiančias kelias matavimo technikas pažangiems mazgams.
• ASML Holding, geriausiai žinoma dėl savo litografijos sistemų, išplėtė savo metrologijos pasiūlą, ypač perkant Berliner Glas ir integruojant pažangias optinės metrologijos modulius į savo EUV platformas. ASML metrologijos sprendimai yra kritiški perklotų ir fokusavimo kontrolėje sub-3nm gamyboje.
• Hitachi High-Tech Corporation yra didelis CD-SEM (kritinių matmenų skenerių elektronų mikroskopų) ir defektų apžvalgos sistemų tiekėjas. Įmonė tobulina daugiabeamę SEM ir DI valdoma vaizdų analizę, kad atitiktų pirmaujančių gamyklų našumo ir tikslumo reikalavimus.
• Carl Zeiss AG teikia aukštos rezoliucijos elektronų ir jonų spindulių metrologijos įrankius, turint stiprią buvimą tiek moksliniuose tyrimuose, tiek gamyboje. Zeiss pastaruoju metu bendradarbiavo su lustų gamintojais, kad sutelktų dėmesį į 3D metrologiją pažangioje pakavimo ir heterogeninėje integracijoje.
• Onto Innovation specializuojasi optinėje metrologijoje, makro defektų inspekcijoje ir procesų kontrolės programinėje įrangoje. Įmonės naujausios platformos skirtos pažangiems logikos ir atminties mazgams, akcentuojant hibridinių ryšių ir 3D NAND programas.

Kiti žymūs dalyviai apima Tokyo Electron Limited (TEL), kuris integruoja metrologijos modulius į savo procesų įrangą, ir Thermo Fisher Scientific, ryškinio elektronų mikroskopijos (TEM) ir atomų zondo tomografijos lyderį medžiagų analizei.

Konkurencinė aplinka dar labiau formuojama strateginių aljansų tarp įrangos gamintojų ir puslaidininkių surinkėjų, taip pat naujų startuolių, koncentruojančiųsi į DI valdoma metrologiją ir in-situ procesų kontrolę. Kai pramonė pereina prie didelio tūrio gamybos 2nm ir žemiau, gebėjimas teikti tikslius, realaus laiko metrologijos duomenis bus pagrindinis skirtumas, skatinantis nuolatinį inovacijas ir konsolidaciją tarp sektoriaus didžiųjų žaidėjų.

Taikymo sritys: logika, atmintis ir pažangi pakavimas

Puslaidininkių metrologijos technologijos yra esminės užtikrinant prietaisų, naudojamų logikoje, atmintyje ir pažangiose pakavimo srityse, veikimą, derlingumą ir patikimumą. Atsirandant 2025 metų puslaidininkų pramonei, tikslios ir didelio našumo metrologijos paklausa didėja, ypač dėl sub-3nm logikos mazgų, 3D NAND ir DRAM mastelio, taip pat heterogeninės integracijos pažangiuose pakavimuose.

Logikos prietaisų gamyboje pereinant prie gate-all-around (GAA) tranzistorių ir ekstremalios ultravioletinės (EUV) litografijos 3nm ir žemiau, kyla nauji metrologijos iššūkiai. Tiksli kritinių matmenų (CD), perklotų ir medžiagų sudėties matavimas yra būtinas variacijos ir defektų kontrolei. Pagrindiniai tiekėjai, tokie kaip KLA Corporation ir ASML Holding, tobulina optines ir e-beam metrologijos platformas, kad atitiktų šiuos poreikius. KLA, pavyzdžiui, pristatė naujus e-beam inspekcijos sistemas, galinčias aptikti pamirštus defektus ir matuoti sudėtingas 3D struktūras, o ASML integruoja metrologijos modulius į savo EUV skaitytuvus, kad būtų galima užtikrinti linijinę procesų kontrolę.

Atminties sektoriuje toliau vystantis 3D NAND—dabar viršijančiam 200 sluoksnių—ir naujos kartos DRAM vystymas reikalauja metrologijos sprendimų, galinčių nagrinėti aukšto aspektų santykio struktūras ir plonas plėveles. Hitachi High-Tech Corporation ir Tokyo Electron Limited yra tarp kompanijų, teikiančių pažangias CD-SEM (kritinių matmenų skenerinių elektronų mikroskopų) ir plėvelių storio matavimo įrankius, pritaikytus šioms programoms. Gebėjimas neardomai analizuoti gilius bruožus ir sudėtingas medžiagų sankaupas tampa vis svarbesnis, kai atminties architektūros vystosi.

Pažangi pakavimas, įskaitant 2.5D ir 3D integraciją, yra dar viena sritis, kurioje metrologija yra kritiškai svarbi. Poreikis inspektuoti per-silikono vias (TSVs), mikro-susitraukimus ir hibridinių ryšių sąsajas skatina rentgeno ir akustinės metrologijos naudojimą, taip pat aukštos rezoliucijos optinėms inspekcijoms. Onto Innovation Inc. ir TESCAN ORSAY HOLDING plečia savo portfelius, kad atitiktų šiuos reikalavimus, teikdamos įrankius, skirtus wafer tipo metrologijai ir defektų inspekcijoms pažangiose pakavimo linijose.

Žvelgiant į artimiausius kelerius metus, puslaidininkių metrologijos technologijų perspektyvos formuojamos dirbtinio intelekto analitikų, linijinės procesų kontrolės ir vis didesnio tikslumo poreikio konvergencijos. Įrangos gamintojai investuoja į hibridinę metrologiją—sujungdami kelias matavimo technikas—ir in-situ sprendimus, kad išlaikytų tempą su logikos, atminties ir pakavimo procesų sudėtingumu. Kai prietaisų architektūros toliau vystosi, metrologijos vaidmuo tik didės, suteikdamas sektoriui galimybę teikti naujos kartos puslaidinikių produktus.

Regioninė analizė: Šiaurės Amerika, Azijos-Pacifikas, Europa ir likusi pasaulio dalis

2025 metų globali puslaidininkių metrologijos technologijų panorama formuojama strateginių prioritetų ir investicijų iš pagrindinių regionų: Šiaurės Amerikos, Azijos-Pacifiko, Europos ir likusio pasaulio. Kiekvienas regionas demonstruoja unikalius pranašumus ir iššūkius, kuriuos lemia jų atitinkamos puslaidininkių gamybos ekosistemos, vyriausybių politika ir pirmaujančių metrologijos įrangos tiekėjų buvimas.

Šiaurės Amerika išlieka centriniu puslaidininkių metrologijos inovacijų centru, kuriame veiksmingai veikia JAV stipri tyrimų ir plėtros infrastruktūra ir yra dideli pramonės dalyviai. Tokios kompanijos kaip KLA Corporation ir Applied Materials yra regiono centre, skatinančios pažangą procesų kontrolės ir inspekcijos įrankių srityje. JAV vyriausybės CHIPS įstatymas ir susijusios finansavimo iniciatyvos tikimasi pagreitins vidaus gamybą ir metrologijos įrankių priėmimą iki 2025 metų ir vėliau, nes gamyklos siekia lokalizuoti tiekimo grandines ir pagerinti procesų derlingumą.

Azijos-Pacifiko regionas ir toliau dominuoja puslaidininkių gamyboje, užimdamas daugumą pasaulinių wafer gamybos pajėgumų. Tokios šalys kaip Taivanas, Pietų Korėja, Japonija ir vis dažniau Kinija, intensyviai investuoja į pažangius metrologijos sprendimus, kad palaikytų pirmaujančius mazgus (3nm ir žemiau). TSMC ir Samsung Electronics yra pirmaujančios šios srityje, integruojančios modernias metrologijos sistemas, kad išlaikytų derlingumą ir kokybę pažangiuose geometrijose. Japonijos įmonės, tokios kaip Hitachi High-Tech Corporation ir Tokyo Electron, taip pat yra reikšmingi metrologijos ir inspekcijos įrangos tiekėjai, padedančios tiek vidaus, tiek regionalinėms gamykloms. Kinijos pastangos siekti puslaidininkių nepriklausomybės tikimasi dar labiau skatins metrologijos įrankių paklausą, nes vietinės kompanijos didina savo galimybes, nors dar priklauso nuo importo dėl pažangiausių sistemų.

Europa pasižymi dėmesiu specializuotų ir automobilių puslaidininkių, kuriose šalys kaip Vokietija ir Nyderlandai vaidina pagrindinius vaidmenis. ASML, įsikūrusi Nyderlanduose, yra pasaulinis litografijos ir metrologijos sprendimų lyderis, tiekiantis kritinę įrangą gamykloms visame pasaulyje. Europos Sąjungos iniciatyvos, skirtos stiprinti puslaidininkių suverenitetą, greičiausiai paskatins investicijas į metrologijos infrastruktūrą, ypač pažangiuose pakavimo ir heterogeninės integracijos srityse.

Likusių pasaulio regionų, įskaitant Izraelį ir Singapūrą, atsiranda kaip svarbūs mazgai pasaulinėje puslaidininkių vertės grandinėje. Šie regionai investuoja į R&D ir bandoms linijoms, dažnai bendradarbiaudami su tarptautiniais įrangos tiekėjais, siekdami pagerinti metrologijos galimybes ir pritraukti pažangios gamybos projektus.

Žvelgiant į ateitį, tikimasi, kad poreikis tiksliai, didelio našumo metrologijos technologijoms didės visose srityse, nes prietaisų geometrijos mažės ir procesų sudėtingumas didės. Regioninė politikos parama, tiekimo grandinės lokalizavimas ir lenktynės dėl technologinės lyderystės ir toliau formuos konkurencinę aplinką puslaidininkių metrologijos sektoriuje iki 2025 metų ir sekiančių metų.

Iššūkiai ir barjerai: techniniai, ekonominiai ir tiekimo grandinės veiksniai

Puslaidininkių metrologijos sektorius susiduria su sudėtinga iššūkių ir barjerų gama, prisitaikydamas prie reikalavimų, susijusių su pažangių mazgų gamyba 2025 metais ir vėliau. Techniniai, ekonominiai ir tiekimo grandinės veiksniai susijungia, formuodami metrologijos technologijų kraštovaizdį, kuris yra kritiškas procesų kontrolei ir derlingumo didinimui puslaidininkių gamyboje.

Techniniai iššūkiai: Nuolatinis puslaidininkių įrenginių mažinimas, kai pirmaujančių mazgai yra 3nm ir žemiau, atneša neįtikėtiną tikslumo ir jautrumo lygį metrologijos reikalavimams. Tradiciniai optinės metrologijos įrankiai pasiekia savo fizinius apribojimus, ypač matuojant savybes su dideliu aspektų santykiu ir sudėtingas 3D struktūras, tokias kaip gate-all-around (GAA) tranzistoriai ir pažangūs atminties įrenginiai. Tai paskatino naujų metodų naudojimą, įskaitant rentgeno ir elektroninę metrologiją, taip pat hibridinius požiūrius, kurie sujungia kelias matavimo metodikas. Tačiau šių pažangių įrankių integracija į didelio tūrio gamybos aplinkas vis dar išlieka didžiuliu iššūkiu dėl našumo apribojimų ir patikimumo, automatizuoto duomenų analizės poreikio.

Ekonominiai barjerai: Kainos, susijusios su naujausios kartos metrologijos įrangos kūrimu ir diegimu, auga staigiai. Tokios pirmaujančios kompanijos, kaip KLA Corporation, ASML, ir Hitachi High-Tech Corporation intensyviai investuoja į R&D, kad atitiktų sub-3nm mazgų metrologijos poreikius, tačiau šios pastangos reikalauja didelių kapitalo investicijų, o tai daro kliūtis mažesniems dalyviams ir naujiems rinkos įėjimams. Be to, didėjanti metrologijos sprendimų sudėtingumas dažnai reikalauja glaudaus bendradarbiavimo tarp įrankių tiekėjų ir puslaidininkių gamintojų, toliau koncentruodama rinkos galią tarp nedaugelio dominuojančių įmonių.

Tiekimo grandinės veiksniai: Pasaulinė puslaidininkių tiekimo grandinė išlieka pažeidžiama trikdžių, kaip rodo neseniai įvykusios geopolitinės įtampos ir medžiagų trūkumai. Metrologijos įrankių gamintojai priklauso nuo sudėtingų komponentų, tokių kaip pažangios optikos, detektorių ir precizinės judėjimo sistemos, kurios dažnai gaunamos iš riboto tiekėjų skaičiaus. Bet koks šios tiekimo grandinės užsikimšimas gali atidėti įrankių tiekimą ir paveikti gamyklų rampavimo tvarkaraščius. Tokios kompanijos kaip Carl Zeiss AG vaidina svarbų vaidmenį tiekdama didelio tikslumo optinius komponentus metrologijos ir litografijos sistemoms, pabrėždamos priklausomybę iš oro.

Ateities perspektyvos: Ateinančiais metais puslaidininkių pramonė tikimasi dar labiau suintensyvins pabrėžti metrologijos inovacijas, didindama investicijas į DI valdoma duomenų analizes ir tiesiogines, realių laiko matavimo sprendimus. Tačiau įveikti techninius, ekonominius ir tiekimo grandinės barjerus reikalauja koordinuotų pastangų visoje vertės grandinėje, įskaitant standartizavimo iniciatyvas ir strategines partnerystes tarp įrangos gamintojų, medžiagų tiekėjų ir įrenginių gamintojų.

Kylančios standartai ir reglamentavimo plėtra

Puslaidininkių metrologijos technologijų kraštovaizdis 2025 m. patiria reikšmingą transformaciją, kurią skatina spartus prietaisų miniatiūrizavimas, heterogeninių medžiagų integracija ir didėjanti pažangių pakavimo sudėtingumo. Artėjant prie 2 nm mazgo ir tyrinėjant gate-all-around (GAA) tranzistorius, poreikis tiksliems, patikimiems ir standartizuotiems metrologijos sprendimams niekada nebuvo toks didelis. Atsižvelgiant į tai, tarptautinės standartizacijos organizacijos ir pirmaujančios pramonės žaidėjai aktyviai formuoja naujas struktūras ir reglamentavimo gaires, siekdami užtikrinti matavimo tikslumą, tarpusavio suderinamumą ir duomenų vientisumą visame pasauliniame tiekimo grandinėje.

SEMI organizacija toliau vaidina esminį vaidmenį plėtojant ir atnaujinant standartus puslaidininkių metrologijai. 2025 metais SEMI Šiaurės Amerikos ir Tarptautiniai standartų komitetai šiuo metu koncentruojasi į protokolų harmonizavimą, skirtą kritinių matmenų (CD) metrologijai, perklotų metriko bei defektų inspekcijai, ypač dėl EUV litografijos ir pažangių 3D struktūrų. Šie standartai yra būtini, kad būtų užtikrinta, jog skirtingų tiekėjų metrologijos įrankiai gali būti palyginti ir sklandžiai integruoti į didelio tūrio gamybos aplinkas.

Tuo tarpu Japonijos elektronikos ir informacinių technologijų pramonės asociacija (JEITA) ir VDMA (Vokietijos mechanikos inžinerijos pramonės asociacija) bendradarbiauja su SEMI ir kitomis regioninėmis organizacijomis, siekdamos suvienodinti metrologijos standartus pasauliniu mastu, spręsdamos tokias problemas, kaip duomenų keitimasis tarp šalių, įrangos kalibravimas ir atsekamumas. Šis tarptautinis bendradarbiavimas yra ypač svarbus, nes puslaidininkių tiekimo grandinės tampa vis labiau skirstomas ir didėja reglamentavimo priežiūra dėl duomenų saugumo ir eksporto kontrolės.

Reglamentavimo priešakyje, JAV, Europos Sąjungoje ir Rytų Azijoje vis labiau reikalaujama laikytis standartizuotų metrologijos protokolų, kaip dalį platesnių puslaidininkių politikos iniciatyvų. Pavyzdžiui, JAV CHIPS įstatymas ir Europos lustų įstatymas apima nuostatas metrologijos infrastruktūros investicijoms ir saugių, standartizuotų matavimo struktūrų, skirtų vidaus gamybai ir R&D, kūrimui. Tikimasi, kad šios politikos pagreitins naujų kartų metrologijos įrankių priėmimą ir paskatins tolesnę inovaciją, tokiose srityse kaip tiesioginė procesų kontrolė, DI valdoma defektų analizė ir pažangių medžiagų charakterizacija.

Žvelgiant į ateitį, puslaidininkių metrologijos standartų ir reglamentų perspektyvos yra vis didėjanti konvergencija ir sudėtingumas. Kai pirmaujančios įrangos gamintojos, tokios kaip KLA Corporation, ASML ir Hitachi High-Tech Corporation toliau pristato naujus metrologijos platformos, glaudus bendradarbiavimas su standartizacijos organizacijomis ir reglamentavimo institucijomis bus itin svarbus užtikrinant, kad šios inovacijos būtų pervestos į tvirtas, patvarias ir visame pasaulyje priimtas sprendimus puslaidininkių pramonėje.

Strateginės partnerystės, M&A ir investicijų tendencijos

Puslaidininkių metrologijos sektorius patiria dinamišką strateginių partnerysčių, susijungimų ir įsigijimų (M&A) bei taikytinų investicijų fazę, pramonė prisitaiko prie vis didesnio pažangių mazgų sudėtingumo, heterogeninės integracijos ir DI bei automobilių taikymo gausėjimo. 2025 metais šias tendencijas skatina poreikis dar tikslesnei procesų kontrolei, greitesniam įėjimui į rinką ir metrologijos integravimui su duomenų analize bei DI.

Pagrindiniai pramonės lyderiai, tokie kaip KLA Corporation, ASML Holding ir Hitachi High-Tech Corporation toliau plečia savo metrologijos portfelius tiek organiniu R&D, tiek strateginių įsigijimų būdu. Pavyzdžiui, KLA, dominuojantis procesų kontrolės ir metrologijos žaidėjas, turi istoriją, kurioje įsigyja inovatyvius startuolius ir įsteigtas įmones, kad sustiprintų savo gebėjimus optinės ir e-beam inspekcijoje, taip pat in-situ metrologijoje. Per pastaruosius metus KLA vis labiau akcentuoja DI valdoma analitiką savo metrologijos sprendimuose, dažnai bendradarbiaudama su programinės įrangos ir duomenų kompanijomis.

ASML, geriausiai žinoma dėl savo litografijos sistemų, taip pat padidino savo įsitraukimą į metrologiją, įsigydama ir bendradarbiaudama su bendrovėmis, specializuojančiomis skaičiuojamojo litografijos ir procesų kontrolės srityse. ASML įsigijimas Berliner Glas Group 2020 metais pavyzdžiui, sustiprino savo poziciją optinės metrologijos komponentuose, o įmonė ir toliau investuoja į metrologijai skirtus R&D, kad palaikytų savo EUV kainų modelį.

Tuo tarpu Onto Innovation, susiformavusi iš Nanometrics ir Rudolph Technologies susijungimo, aktyviai investuoja į naujas metrologijos platformas, skirtas pažangiems pakavimams ir heterogeninei integracijai, kurios sparčiai auga dėl DI ir aukštosios įrangos skaičiavimo rinkų paklausos. Onto Innovation bendradarbiavimo projektai su pirmaujančiomis gamyklomis ir OSAT (Išorės Puslaidininkių Surinkimo ir Bandymo) turėtų dar labiau išaugti iki 2025 metų ir vėliau.

Japonijos įmonės, tokios kaip Hitachi High-Tech Corporation ir Keyence Corporation, taip pat plečia savo pasaulinį pasiekiamumą, tiek tiesioginių investicijų, tiek bendrų įmonių, ypač Azijos-Pacifiko regione, kuris išlieka karštieji taškai puslaidininkių gamybos plėtrai.

Žvelgiant į ateitį, artimiausiais metais greičiausiai vyks tolesnis konsolidavimas, nes metrologija vis glaudžiau integruojama su procesų įranga, o duomenų pagrindu gamyba tampama norma. Strateginiai aljansai tarp metrologijos specialistų ir įrangos gamintojų, taip pat investicijos į DI ir mašininį mokymąsi defektų aptikimui ir procesų optimizavimui bus esminiai, kad būtų išlaikyta konkurencinė dvasia. Sektoriaus perspektyvos yra tvirtos, su kapitalo įplaukomis ir tarptautiniais bendradarbiavimais tikimasi, kad paspartins inovacijas ir palaikys naujos kartos puslaidinikių technologijų plėtrą.

Ateities perspektyvos: galimybės, trikdžiai ir ilgalaikis poveikis

Ateities puslaidininkių metrologijos technologijų perspektyvos 2025 metais ir vėlesniais metais formuojamos nuolatinio siekimo link mažesnių mazgų, pažangios pakavimo ir heterogeninės integracijos. Kai pramonė artėja prie 2 nm proceso mazgo ir tyrinėja gate-all-around (GAA) tranzistorius, poreikis tiksliai matuoti ir didelio našumo metrologijai didėja. Pirmaujančios įrangos gamintojai, tokie kaip KLA Corporation, ASML, ir Hitachi High-Tech Corporation intensyviai investuoja į naujos kartos metrologijos platformas, kurios remiasi dirbtiniu intelektu, mašininio mokymosi ir multi-modaline inspekcija, kad būtų išspręsti šie iššūkiai.

Galimybių yra daugybė optinių, e-beam ir rentgeno metrologijos technikų integracijoje. Hibridinė metrologija, kuri sujungia duomenis iš kelių įrankių tipų, tampa vis populiaresnė dėl savo gebėjimo teikti turtingesnius, labiau veiksmingus įžvalgos apie sudėtingas 3D struktūras ir naujas medžiagas. KLA Corporation toliau tobulina hibridinius metrologijos sprendimus, kurie leidžia vienu metu matuoti kritinius matmenis, perklotą ir medžiagų sudėtį, palaikydami pramonės perėjimą prie pažangių mazgų ir 3D NAND architektūrų.

Trikdžių tikimasi, kad naujos prietaisų architektūros, tokios kaip GAA FETs ir chipletai, įvairesnės metrologijos reikalavimus. Perėjimas prie pažangios pakavimo—tokios kaip 2.5D ir 3D integracija—reikalauja neardomų, aukštos rezoliucijos inspekcijų, skirtų per-silikono vias (TSVs), mikro-susitraukimus ir tarpusavio jungtis. ASML, žinoma dėl savo lyderystės litografijos srityje, plečia savo metrologijos portfelį, kad išspręstų perklotų kontroliavimą ir kritinių matmenų valdymą ekstremalios ultravioletinės (EUV) lygmenyje, kas yra būtina defektų mažinimui ir derlingumo gerinimui sub-5 nm mazguose.

Ilgalaikėje perspektyvoje metrologijos ir duomenų analitikos konvergencija, taip pat procesų kontrolė, turėtų transformuoti puslaidininkių gamybą. Realio laiko, tiesioginė metrologijos duomenys vis dažniau bus naudojami pažangiose procesų kontrolės (APC) sistemose, leidžiančiose prognozavimo priežiūrą, derlingumo optimizavimą ir greitesnį užimtumą. Hitachi High-Tech Corporation kuria elektronų mikroskopiją ir spektroskopijos įrankius su DI valdoman analitika, kad pagreitintų defektų priežasčių analizę ir procesų mokymosi procesą.

Kadangi pramonė susiduria su vis didėjusia sudėtingumo, metrologijos rolė išaugs nuo kokybės užtikrinimo iki centrinės inovacijų ir konkurencingumo leidimo. Artimiausi keleri metai rodo nuolatinį bendradarbiavimą tarp įrangos tiekėjų, gamyklų ir integruotų prietaisų gamintojų, siekiant kartu kurti metrologijos sprendimus, pritaikytus naujoms įrenginių technologijoms ir gamybos paradigmos.

Šaltiniai ir nuorodos

• KLA Corporation
• ASML Holding
• Hitachi High-Tech Corporation
• Thermo Fisher Scientific
• Bruker Corporation
• imec
• Carl Zeiss AG
• Onto Innovation
• Japonijos elektronikos ir informacinių technologijų pramonės asociacija (JEITA)
• VDMA