Pusvadītāju metrologijas tehnoloģijas 2025. gadā: kā precīza mērīšana veicina nākamo mikroshēmu ražošanas vilni. Iepazīstieties ar jauninājumiem, tirgus dinamiku un nākotnes perspektīvām, kas veido nozari.

• Izpildziņojums: Galvenie mērogas un tirgus virzītājspēki 2025. gadā
• Tirgus lielums un prognoze (2025–2030): Izaugsmes trajektorija un ieņēmumu prognozes
• Tehnoloģiskie jauninājumi: Nākotnes metrologijas rīki un metodes
• Galvenie uzņēmumi un konkurences vide
• Pieteikuma jomas: Loģika, atmiņa un progresīva iepakošana
• Reģionālā analīze: Ziemeļamerika, Āzijas un Klusā okeāna reģions, Eiropa un pārējā pasaule
• Izaicinājumi un šķēršļi: Tehniskie, ekonomiskie un piegādes ķēdes faktori
• Jauni standarti un regulatori attīstās
• Stratēģiskās partnerattiecības, apvienošanās un iegādes, kā arī ieguldījumu tendences
• Nākotnes perspektīvas: Iespējas, traucējumi un ilgtermiņa ietekme
• Avoti un atsauces

Izpildziņojums: Galvenie mērogas un tirgus virzītājspēki 2025. gadā

Pusvadītāju nozare 2025. gadā piedzīvo izšķirošu transformāciju, ar metrologijas tehnoloģijām, kas kļūst par stūrakmeni, lai nodrošinātu progresīvas ražošanas mezglus un heterogēno integrāciju. Kamēr ierīču ģeometrijas sarūk zem 5nm un tiek ieviesti jauni materiāli, precīza mērīšana un kritisko dimensiju, plēvju biezuma un materiālu sastāva kontrole ir kļuvušas būtiskas ražības optimizācijai un procesu kontrolei. Pieprasījumu pēc progresīvas metrologijas izraisa mākslīgā intelekta (AI), augstas veiktspējas skaitļošanas (HPC) un automobiļu elektronikas izplatība, kas visas prasa arvien sarežģītākas un uzticamākas pusvadītāju ierīces.

Galvenie nozares spēlētāji būtiski iegulda nākamās paaudzes metrologijas risinājumos. KLA Corporation, pasaules līderis procesu kontroles un ražības pārvaldības jomā, turpina paplašināt savu portfeli ar optiskajām un e-starojuma inspekcijas sistēmām, kas pielāgotas sub-5nm un 3D NAND lietojumiem. ASML Holding, kas pazīstams ar savām litogrāfijas sistēmām, arī uzlabo savas metrologijas piedāvājumus, īpaši ekstremālās ultravioletās (EUV) litogrāfijas kontekstā, kur uzklāšanas un kritisko dimensiju mērījumi ir būtiski ierīču veiktspējai. Hitachi High-Tech Corporation un Tokyo Electron Limited tālāk stiprina savas pozīcijas ar elektronu mikroskopēju un in-līnijas metrologijas rīkiem, atbalstot gan loģikas, gan atmiņas ražotājus.

Mākslīgā intelekta un mašīnmācīšanās integrācija metrologijas platformās ir noteicošais trends 2025. gadā. Šīs tehnoloģijas ļauj reālā laika datu analīzi un prognozējošu procesu kontroli, samazinot cikla laikus un uzlabojot ražību. Papildus tam, pāreja uz progresīvu iepakošanu, piemēram, mikroshēmām un 3D integrāciju, rada jaunus metrologijas izaicinājumus, īpaši caur-silīcija vadu (TSV) un heterogēno saskarnju inspekcijai. Kompānijas reaģē, izstrādājot hibrīdmetrologijas risinājumus, kas apvieno vairākas mērīšanas tehnikas, piemēram, rentgena, optiskās un elektronu bāzes metodes, lai apmierinātu šīs sarežģītās prasības.

Skatoties uz priekšu, pusvadītāju metrologijas tehnoloģiju perspektīvas paliek stabilas. Nepārtraukta pusvadītāju ierīču pārveidošana, jaunu materiālu, piemēram, augsta kappa dielektriskajiem un savienojuma pusvadītājiem, pieņemšana un progresīvās iepakošanas paplašināšana nodrošinās spēcīgu pieprasījumu pēc inovācijām metrologijas risinājumos. Nozares līderi, visticamāk, paātrinās R&D ieguldījumus un stratēģiskas sadarbības, lai risinātu mainīgās klientu vajadzības un saglabātu konkurētspēju šajā strauji attīstošajā sektorā.

Tirgus lielums un prognoze (2025–2030): Izaugsmes trajektorija un ieņēmumu prognozes

Pusvadītāju metrologijas tehnoloģiju tirgus ir gatavs spēcīgai izaugsmei no 2025. līdz 2030. gadam, ko virza pusvadītāju ierīču pieaugošā sarežģītība, pāreja uz progresīvām procesu mezgliem (piemēram, 3nm un zemāk) un mākslīgā intelekta, automobiļu elektronikas un 5G/6G komunikāciju pielietojumu izplatība. Kamēr ierīču ģeometrijas sarūk un 3D arhitektūras, piemēram, gate-all-around (GAA) tranzistori un progresīva iepakošana kļūst par dominējošām, pieprasījums pēc precīzām, augstas caurlaidības metrologijas risinājumiem pastiprinās.

Galvenie nozares spēlētāji, piemēram, KLA Corporation, ASML, Hitachi High-Tech Corporation un Applied Materials, būtiski iegulda R&D, lai risinātu metrologijas izaicinājumus, ko rada nākamās paaudzes pusvadītāju ražošana. Piemēram, KLA Corporation turpina paplašināt savu optisko un e-staru inspekcijas sistēmu portfeli, savukārt ASML integrē metrologijas moduļus savās litogrāfijas platformās, lai iespējojot iekšējo procesa kontroli ekstremālās ultravioletās (EUV) un augsta na (numeriskā apertūra) EUV litogrāfijā.

Tirgus izaugsmē pamats ir vadošo rūpnīcu un integrēto ierīču ražotāju (IDM) pieaugošās kapitāla izmaksas, tai skaitā TSMC, Samsung Electronics un Intel, kas visas palielina ieguldījumus progresīvā metrologijā, lai atbalstītu savas tehnoloģiju plānošanas mapas. Progresīvas metrologijas pieņemšana ir īpaši kritiska ražības palielināšanai un procesu kontrolei sub-5nm mezglos, kur tradicionālās mērīšanas tehnikas saskaras ar trūkumiem.

Sākot ar 2025. gadu, tirgus, visticamāk, piedzīvos augsta viencipara gada pieauguma ātrumu (CAGR), un kopējie ieņēmumi tiek prognozēti sasniegt vairākus miljardus ASV dolāru līdz 2030. gadam. Šo izaugsmi virza pusvadītāju ražošanas jaudu paplašināšana Āzijā, Ziemeļamerikā un Eiropā, kā arī mākslīgā intelekta un mašīnmācīšanās arvien lielāka integrācija metrologijas sistēmās reālā laika defektu noteikšanai un procesu optimizācijai.

Skatoties uz priekšu, pusvadītāju metrologijas tehnoloģiju perspektīvas paliek spēcīgas, turpinoties inovācijām hibrīdmetrologijā (apvienojot vairākas mērašanas tehnikas), in-līnijas un in-situ metrologijā, kā arī jaunu risinājumu izstrādē, kas pielāgoti progresīvai iepakošanai un heterogēnai integrācijai. Konkurences vide, visticamāk, pastiprināsies, jo izveidotie spēlētāji un jaunizveidoti tehnoloģiju nodrošinātāji konkurēs par mainīgajām pusvadītāju nozares vajadzībām.

Tehnoloģiskie jauninājumi: Nākotnes metrologijas rīki un metodes

Pusvadītāju nozare piedzīvo strauju transformāciju metrologijas tehnoloģijās, ko virza neapturama vēlme pēc mazākiem mezgliem, 3D arhitektūras un heterogenās integrācijas. Līdz 2025. gadam pieprasījums pēc progresīviem metrologijas rīkiem pieaug, kamēr jaunākās paaudzes ražotnes prasa nekad iepriekš nepieredzētu precizitāti un caurlaidību, lai atbalstītu procesus zem 3nm tehnoloģijām un sarežģītām ierīču struktūrām.

Viens no nozīmīgākajiem jauninājumiem ir hibrīdmetrologijas izmantošana, kas apvieno vairākas mērīšanas tehnikas—piemēram, optiskās, rentgena un elektronu bāzes metodes—lai sniegtu visaptverošu kritisko dimensiju (CD), uzklāšanas un materiālu īpašību raksturojumu. ASML, globālais līderis litogrāfijas un metrologijas jomā, ir priekšgalā, integrējot progresīvu optisko un e-starojuma inspekcijas sistēmu risinājumus, lai risinātu EUV (ekstremālās ultravioletās) litogrāfijas un augsta na (numeriskā apertūra) procesu izaicinājumus. Viņu metrologijas risinājumi ir būtiski kritēriju kontroli un defektu noteikšanai atomu līmenī.

Vēl viens galvenais trends ir in-līnijas un in-situ metrologijas pieņemšana, kas nodrošina reāla laika procesa kontroli un atgriezenisko saiti. KLA Corporation, dominējošais spēlētājs procesu kontroles un inspekcijas jomā, ir ieviesusi jaunus portfeļus, kas aptver mašīnmācīšanos un AI, lai analizētu masveida datu kopas no vairākiem metrologijas avotiem, uzlabojot ražību un samazinot laiku līdz tirgus nonākšanai. Viņu jaunākie rīki ir izstrādāti, lai risinātu 3D NAND, FinFET un gate-all-around (GAA) tranzistoru sarežģītību, kas prasa precīzu augsta aspekta attiecības iezīmju un apglabātajām saskarnēm mērīšanu.

Rentgena metrologija arī gūst popularitāti, it īpaši progresīvas iepakošanas un 3D integrācijas neiznīcinošai analīzei. Thermo Fisher Scientific un Bruker Corporation paplašina savus portfeļus ar augstas izšķirtspējas rentgena difrakcijas (XRD) un rentgena fotoelektronu spektroskopijas (XPS) sistēmām, kas iespējo detalizētu materiālu un saskarnes raksturošanu nanomērogos.

Uz priekšu raugoties, nākamajās dažās gados turpināsies AI virzīto analītiku, automatizācijas pieaugumu un metrologijas rīku attīstību, kas spēj nodrošināt atomu līmeņa izšķirtspēju. Nozares sadarbības, piemēram, tās, ko vada SEMI un imec, paātrina šo nākamās paaudzes tehnoloģiju standartizāciju un pieņemšanu. Attiecībā uz ierīču arhitektūru attīstību metrologija paliks kritisks iespējojošais faktors ražības palielināšanai un izmaksu kontrolei, pamatojot pusvadītāju ceļa karti līdz desmitgades beigām.

Galvenie uzņēmumi un konkurences vide

Pusvadītāju metrologijas tehnoloģiju sektors 2025. gadā raksturo intensīva konkurence starp nelielu skaitu globālo līderu, katrs no kuriem izmanto progresīvu R&D un stratēģiskas partnerības, lai apmierinātu nākamās paaudzes pusvadītāju ražošanas pieaugošās prasības. Kamēr ierīču ģeometrijas sarūk zem 5nm un tiek ieviesti jauni materiāli, precīzu augstas caurlaidības metrologijas risinājumu nepieciešamība nekad nav bijusi lielāka.

Galvenie spēlētāji:

• KLA Corporation ir palicis dominējoša spēks tirgū, piedāvājot plašu optisko un e-starojuma inspekcijas, metrologijas un datu analītikas sistēmu portfeli. KLA jaunākā uzmanība ir pievērsta AI virzītai defektu noteikšanai un in-līnijas procesu kontrolei, ar būtiskiem ieguldījumiem hibrīdmetrologijas platformās, kas apvieno vairākas mērīšanas tehnikas progresīviem mezgliem.
• ASML Holding, lai gan vislabāk pazīstama ar savām litogrāfijas sistēmām, ir paplašinājusi savus metrologijas piedāvājumus, īpaši, pateicoties Berliner Glas iegādei un progresīvo optisko metrologijas moduļu integrācijai EUV platformās. ASML metrologijas risinājumi ir kritiski uzklāšanas un fokusa kontrolei sub-3nm ražošanā.
• Hitachi High-Tech Corporation ir nozīmīgs CD-SEM (kritisko dimensiju skenēšanas elektronu mikroskops) un defektu pārbaudes sistēmu piegādātājs. Uzņēmums attīsta multizvaigžņu SEM un AI virzītu attēlu analīzi, lai apmierinātu vadošo ražotņu caurlaidības un precizitātes prasības.
• Carl Zeiss AG piedāvā augstas izšķirtspējas elektronu un jonu mērīšanas rīkus, ar ievērojamu klātbūtni gan R&D, gan ražošanas vidēs. Zeiss jaunākās sadarbības ar mikroshēmu ražotājiem koncentrējas uz 3D metrologiju progresīvai iepakošanai un heterogenai integrācijai.
• Onto Innovation specializējas optiskajā metrologijā, makro defektu inspekcijā un procesu kontroles programmā. Uzņēmuma jaunākie portfeļi mērķē uz progresīvām loģikas un atmiņas mezglām, akcentējot hibrīdbondingu un 3D NAND lietojumus.

Citi ievērojami spēlētāji ietver Tokyo Electron Limited (TEL), kas integrē metrologijas moduļus savas procesa iekārtās, un Thermo Fisher Scientific, kas ir vadījis pārsūtīšanas elektronu mikroskopijas (TEM) un atomu zondes tomogrāfijas jomā materiālu analīzē.

Konkurences vide ir vēl vairāk ietekmēta ar stratēģiskām aliansēm starp iekārtu ražotājiem un pusvadītāju rūpnīcām, kā arī jaunuzņēmumiem, kas koncentrējas uz AI virzītu metrologiju un in-situ procesu kontroli. Nokļūstot uz augsta apjoma ražošanas virzieniem, kas ir 2nm un zemāk, spēja nodrošināt precīzu reāllaika metrologiju būs galvenais izšķiršanas faktors, veicinot turpmāku inovāciju un koncentrāciju starp šīs jomas galvenajiem spēlētājiem.

Pieteikuma jomas: Loģika, atmiņa un progresīva iepakošana

Pusvadītāju metrologijas tehnoloģijas ir būtiskas, lai nodrošinātu ierīču veiktspēju, ražību un uzticamību loģikas, atmiņas un progresīvās iepakošanas jomās. Kamēr nozare virzās uz 2025. gadu, pieprasījums pēc precīzas un augstas caurlaidības metrologijas pieaug, ko virza pāreja uz sub-3nm loģikas mezgliem, 3D NAND un DRAM mērogu un heterogenās integrācijas progresīvā iepakojumā.

Loģikas ierīču ražošanā pāreja uz gate-all-around (GAA) tranzistoriem un ekstremālās ultravioletās (EUV) litogrāfijas pielietošanai 3nm un zemāk rada jaunus metrologijas izaicinājumus. Precīza kritisko dimensiju (CD), uzklāšanas un materiālu sastāva mērīšana ir būtiska, lai kontrolētu variācijas un defektus. Vadošie piegādātāji, piemēram, KLA Corporation un ASML Holding, attīsta optiskās un e-starojuma metrologijas platformas, lai risinātu šīs vajadzības. KLA, piemēram, ir ieviesusi jaunas e-starojuma inspekcijas sistēmas, kas spēj noteikt apglabātus defektus un mērīt sarežģītas 3D struktūras, savukārt ASML integrē metrologijas moduļus savās EUV skeneros, lai nodrošinātu iekšējo procesu kontroli.

Atmiņas sektorā turpina augt 3D NAND, kas tagad pārsniedz 200 slāņus, kā arī nākamās paaudzes DRAM, un tas prasa metrologijas risinājumus, kas var izpētīt augstu aspektu attiecību struktūras un plānas plēves. Hitachi High-Tech Corporation un Tokyo Electron Limited ir starp uzņēmumiem, kas piedāvā progresīvas CD-SEM (kritisko dimensiju skenēšanas elektronu mikroskopijas) un plēves biezuma mērīšanas rīkus, kas īpaši pielāgoti šīm pielietojuma jomām. Spēja neiznīcinoši analizēt dziļās iezīmes un sarežģītas materiālu noliktavas kļūst arvien svarīgāka, attīstoties atmiņas arhitektūrām.

Progresīvā iepakošana, iekļaujot 2.5D un 3D integrāciju, ir vēl viena joma, kur metrologija ir kritiska. Nepieciešamība pārbaudīt caur-silīcija vadu (TSV), mikro-punkta un hibrīdbondinga saskarnes palielina rentgena un akustiskās metrologijas pieprasījumu, kā arī augstas izšķirtspējas optiskajai inspekcijai. Onto Innovation Inc. un TESCAN ORSAY HOLDING paplašina savus portfeļus, lai atbalstītu šīs prasības, piedāvājot rīkus vafeļu līmeņa metrologijai un defektu inspekcijai progresīvās iepakošanas līnijās.

Skatoties uz nākamajām dažām gadiem, pusvadītāju metrologijas tehnoloģiju perspektīvas ir ietekmētas ar AI virzītu datu analītiku, iekšējo procesu kontroli un nepieciešamību pēc arvien smalkākas izšķirtspējas. iekārtu ražotāji iegulda hibrīdmetrologijā—apvienojot vairākas mērīšanas tehnikas—un in-situ risinājumos, lai sekotu līdzi loģikas, atmiņas un iepakojuma procesu sarežģītībai. Tā kā ierīču arhitektūras turpina attīstīties, metrologijas loma tikai pieaugs, nodrošinot nozares spēju piedāvāt nākamās paaudzes pusvadītāju produktus.

Reģionālā analīze: Ziemeļamerika, Āzijas un Klusā okeāna reģions, Eiropa un pārējā pasaule

Globālā ainava pusvadītāju metrologijas tehnoloģiju jomā 2025. gadā ir veidota no svarīgāko reģionu stratēģiskajām prioritātēm un ieguldījumiem: Ziemeļamerikas, Āzijas un Klusā okeāna reģiona, Eiropas un pārējās pasaules. Katrs reģions demonstrē unikālas stiprības un izaicinājumus, kurus virza attiecīgie pusvadītāju ražošanas ekosistēmas, valdības politikas un vadošo metrologijas iekārtu piegādātāju klātbūtne.

Ziemeļamerika joprojām ir izšķiroša štata pusvadītāju metrologijas inovācijām, ko nodrošina ASV spēcīgā R&D infrastruktūra un būtisko nozaru spēlētāju klātbūtne. Uzņēmumi, piemēram, KLA Corporation un Applied Materials, atrodas šajā reģionā, veicinot procesu kontroles un inspekcijas rīku attīstību. ASV valdības CHIPS likums un saistītās finansēšanas iniciatīvas, visticamāk, paātrinās vietējās ražošanas un metrologijas rīku pieņemšanu līdz 2025. gadam un vēlāk, kamēr ražotnes cenšas lokalizēt piegādes ķēdes un uzlabot procesu ražību.

Āzijas un Klusā okeāna reģions turpina dominēt pusvadītāju ražošanā, uzņemot lielāko daļu globālās vafeļu ražošanas jaudas. Tāda valstīm kā Taivāna, Dienvidkoreja, Japāna un aizvien vairāk Ķīna ir lieli ieguldījumi progresīvās metrologijas risinājumos, lai atbalstītu vadošos procesus (3nm un zemāk). TSMC un Samsung Electronics ir priekšgalā, integrējot mūsdienīgas metrologijas sistēmas, lai saglabātu ražību un kvalitāti progresīvās ģeometrijās. Japāņu uzņēmumi, piemēram, Hitachi High-Tech Corporation un Tokyo Electron, arī ir nozīmīgi piegādātāji metrologijas un inspekcijas iekārtām, atbalstot gan vietējās, gan reģionālās ražotnes. Ķīnas centieni sasniegt pusvadītāju pašpietiekamību varētu radīt papildu pieprasījumu pēc metrologijas rīkiem, jo vietējie uzņēmumi palielina iespējas, lai arī viņi joprojām paļaujas uz importu vismodernākajām sistēmām.

Eiropa raksturo specializēta un automobiļu pusvadītāju fokusa, ar tādām valstīm kā Vācija un Nīderlande, kas spēlē galvenās lomas. ASML, kas atrodas Nīderlandē, ir globālais līderis litogrāfijas un metrologijas risinājumos, piegādājot kritisku aprīkojumu ražotnēm visā pasaulē. Eiropas Savienības iniciatīvas, lai pastiprinātu pusvadītāju suverenitāti, visticamāk, veicinās ieguldījumus metrologijas infrastruktūrā, īpaši progresīvās iepakošanas un heterogenās integrācijas jomā.

Pārējās pasaules reģioni, tostarp Izraēla un Singapūra, kļūst par nozīmīgiem mezgliem globālajā pusvadītāju vērtību ķēdē. Šie reģioni iegulda R&D un izmēģinājuma līnijās, bieži sadarbojoties ar daudzvalstu iekārtu piegādātājiem, lai uzlabotu savas metrologijas iespējas un piesaistītu progresīvās ražošanas projektus.

Skatoties uz priekšu, pieprasījums pēc precīzām, augstas caurlaidības metrologijas tehnoloģijām pastiprināsies visos reģionos, jo ierīču ģeometrijas samazinās un procesu sarežģītība palielinās. Reģionālā politiskā atbalsts, piegādes ķēžu lokalizācija un sacensība par tehnoloģisko līderību turpinās veidot konkurences vidi pusvadītāju metrologijas jomā līdz 2025. gadam un turpmākajiem gadiem.

Izaicinājumi un šķēršļi: Tehniskie, ekonomiskie un piegādes ķēdes faktori

Pusvadītāju metrologijas sektors saskaras ar sarežģītu izaicinājumu un šķēršļu kopumu, pielāgojoties 2025. gada un turpmāko gadu progresīvā mezgla ražošanas prasībām. Tehniskie, ekonomiskie un piegādes ķēdes faktori visi apvienojas, veidojot attēlu par metrologijas tehnoloģijām, kas ir kritiskas procesu kontrolei un ražības palielināšanai pusvadītāju ražošanā.

Tehniskie izaicinājumi: Nepārtraukta pusvadītāju ierīču miniaturizācija, ar vadošajiem mezgliem 3nm un zemāk, ir pielikusi metrologijas prasības līdz nepieredzētam precizitātes un jutīguma līmenim. Tradicionālie optiskās metrologijas rīki sasniedz savas fiziskās robežas, īpaši, mērīšanas iezīmēm ar augstu aspekta attiecību un sarežģītām 3D struktūrām, piemēram, gate-all-around (GAA) tranzistoriem un progresīvām atmiņas ierīcēm. Tas ir veicinājis jaunu tehniku pieņemšanu, tostarp rentgena un elektronu bāzes metrologiju, kā arī hibrīd pieejas, kas apvieno vairākas mērīšanas metodes. Tomēr šo progresīvo rīku integrācija augstas apjoma ražošanas vidē joprojām ir nozīmīgs šķērslis, jo pastāv caurlaidības ierobežojumi un prasības pēc robustas, automatizētas datu analītikas.

Ekonomiskie šķēršļi: Nākamās paaudzes metrologijas iekārtu izstrādes un ieviešanas izmaksas pieaug strauji. Vadošie piegādātāji, piemēram, KLA Corporation, ASML un Hitachi High-Tech Corporation iegulda lielas summas R&D, lai apmierinātu sub-3nm mezglu metrologijas vajadzības, taču šādu centienu kapitāla intensitāte ir šķērslis mazākiem uzņēmumiem un jaunajiem dalībniekiem. Turklāt metrologijas risinājumu pieaugošā sarežģītība bieži prasa ciešu sadarbību starp rīku piegādātājiem un pusvadītāju ražotājiem, vēl vairāk koncentrējot saimniecības varu dažiem dominējošiem uzņēmumiem.

Piegādes ķēdes faktori: Globālā pusvadītāju piegādes ķēde joprojām ir neaizsargāta pret traucējumiem, ko uzsvērusi nesenās ģeopolitiskās spriedzes un materiālu trūkumi. Metrologijas rīku ražotāji paļaujas uz ļoti specializētiem komponentiem, piemēram, progresīvām optikām, detektoriem un precizitātes kustības sistēmām, ko bieži piegādā no ierobežota piegādātāju skaita. Jebkura šīs piegādes ķēdes šauruma dēļ var aizkavēt rīka piegādi un ietekmēt ražotņu gatavības grafikus. Uzņēmumi, piemēram, Carl Zeiss AG, spēlē izšķirošu lomu, piegādājot augsti precīzus optiskos komponentus metrologijas un litogrāfijas sistēmām, uzsverot savstarpējo atkarību ekosistēmā.

Perspektīva: Nākamo gadu laikā pusvadītāju nozare, visticamāk, pievērsīsies metrologijas inovācijām ar pieaugošu ieguldījumu AI virzītā datu analītikā un in-līnijas, reālā laika mērīšanas risinājumos. Tomēr, lai pārvarētu tehniskos, ekonomiskos un piegādes ķēdes šķēršļus, būs nepieciešamas saskaņotas pūles visā vērtību ķēdē, tostarp standartizācijas iniciatīvas un stratēģiskas partnerības starp iekārtu ražotājiem, materiālu piegādātājiem un ierīču ražotājiem.

Jauni standarti un regulatori attīstās

Pusvadītāju metrologijas tehnoloģiju ainava piedzīvo ievērojamu transformāciju 2025. gadā, ko virza ierīču ātrā miniaturizācija, heterogēno materiālu integrācija un progresīvās iepakošanas sarežģītība. Kad nozare tuvojas 2 nm mezglam un pēta gate-all-around (GAA) tranzistorus, precīzas, uzticamas un standartizētas metrologijas risinājumu nepieciešamība nekad nav bijusi lielāka. Atsaucoties uz to, gan starptautiskās standartizācijas iestādes, gan vadošie nozares spēlētāji aktīvi veido jaunus ietvarus un regulatīvas vadlīnijas, lai nodrošinātu mērījumu precizitāti, savietojamību un datu integritāti visā globālajā piegādes ķēdē.

SEMI organizācija turpina spēlēt svarīgu lomu pusvadītāju metrologijas standartu izstrādē un atjaunošanā. 2025. gadā SEMI Ziemeļamerikas un Starptautiskās standartu komitejas koncentrējas uz protokolu saskaņošanu kritisko dimensiju (CD) metrologijai, uzklāšanas metrologijai un defektu inspekcijai, it īpaši EUV litogrāfijas un progresīvām 3D struktūrām. Šie standarti ir būtiski, lai nodrošinātu, ka metrologijas rīki no dažādiem piegādātājiem var tikt benchmarkēti un integrēti augstas apjoma ražošanas vidēs.

Tajā pašā laikā Japānas Elektronikas un informācijas tehnoloģiju nozaru asociācija (JEITA) un VDMA (Vācijas Mehānisko iekārtu ražošanas asociācija) sadarbojas ar SEMI un citām reģionālām organizācijām, lai saskaņotu metrologijas standartus globālā mērogā, risinot izaicinājumus, piemēram, datu koplietošanu pāri robežām, iekārtu kalibrāciju un izsekojamību. Šī starptautiskā sadarbība ir īpaši svarīga, jo pusvadītāju piegādes ķēdes kļūst aizvien izplatītākas un regulatīvā uzraudzība par datu drošību un eksporta kontroles pieaug.

Regulējot, valstu valdības, tostarp ASV, Eiropas Savienības un Austrumu Āzijas valstis, arvien vairāk prasa atbilstību standartizētām metrologijas protokoliem kā daļai no plašākām pusvadītāju politikas iniciatīvām. Piemēram, ASV CHIPS likums un Eiropas Mikroshēmu likums abos apvieno noteikumus par metrologijas infrastruktūras ieguldījumiem un drošu, standartizētu mērījumu struktūru izveidi, lai atbalstītu iekšējo ražošanu un R&D. Šīs politikas, visticamāk, paātrinās nākamās paaudzes metrologijas rīku pieņemšanu un veicinās turpmāku inovāciju tādās jomās kā in-līnijas procesu kontrole, AI virzīta defektu analīze un progresīvo materiālu raksturošana.

Skatoties uz priekšu, pusvadītāju metrologijas standartu un regulāciju perspektīvas ir arvien saskaņotākas un sarežģītākas. Tā kā vadošie iekārtu ražotāji, piemēram, KLA Corporation, ASML un Hitachi High-Tech Corporation, turpina ieviest jaunas metrologijas platformas, cieša sadarbība ar standartizācijas iestādēm un regulatīvajām aģentūrām būs kritiska, lai nodrošinātu, ka šie jauninājumi pārvēršas par robustiem, mērogojamiem un globāli pieņemtiem risinājumiem pusvadītāju nozarē.

Stratēģiskās partnerattiecības, apvienošanās un iegādes, kā arī ieguldījumu tendences

Pusvadītāju metrologijas sektors piedzīvo dinamisku fāzi stratēģiskajām partnerībām, apvienošanās un iegādēm (M&A) un mērķtiecīgiem ieguldījumiem, pieaugot nozares sarežģītībai, kas saistīta ar progresīviem mezgliem, heterogēno integrāciju, kā arī mākslīgā intelekta un automobiļu lietojumu izplatību. 2025. gadā šos trendus virza nepieciešamība pēc precīzākas procesu kontroles, ātrāka laika līdz tirgum un metrologijas integrācijas ar datu analītiku un AI.

Galvenie nozares līderi, piemēram, KLA Corporation, ASML Holding un Hitachi High-Tech Corporation, turpina paplašināt savus metrologijas portfeļus gan organiskās R&D, gan stratēģiska iegāde ceļā. Piemēram, KLA, kas ir dominējošais spēlētājs procesu kontrolē un metrologijā, ir vēsture iegādāties inovatīvus jaunuzņēmumus un izveidotas firmas, lai nostiprinātu savas spējas optiskajā un e-starojuma inspekcijā, kā arī in-situ metrologijā. Pēdējos gados KLA ir koncentrējusies uz AI virzītu analītiku integrēšanu savos metrologijas risinājumos, bieži sadarbojoties ar programmatūras un datu uzņēmumiem.

ASML, kas vislabāk pazīstama ar savu litogrāfijas sistēmu, ir arī padziļinājusi savu iesaisti metrologijā, iegādājoties un sadarbojoties ar uzņēmumiem, kas specializējas skaitliskajā litogrāfijā un procesu kontrolē. ASML iegāde par Berliner Glas grupu 2020. gadā, piemēram, pastiprināja tās pozīcijas optisko metrologijas komponentu jomā, un uzņēmums turpina ieguldīt metrologijas saistītajā R&D, lai atbalstītu savu EUV ceļa karti.

Tajā pašā laikā Onto Innovation, kas radies no Nanometrics un Rudolph Technologies apvienošanās, aktīvi iegulda jaunos metrologijas платформās progresīvā iepakošanā un heterogenajā integrācijā, kas ir jomas, kas piedzīvo strauju izaugsmi, pateicoties pieprasījumam no AI un augstas veiktspējas skaitļošanas tirgiem. Onto Innovation kopdarbi ar vadošajām ražotnēm un OSAT (outsourced semiconductor assembly and test) pieaugs līdz 2025. gadam un vēlāk.

Japāņu uzņēmumi, piemēram, Hitachi High-Tech Corporation un Keyence Corporation, arī paplašina savu globālo klātbūtni gan tiešajiem ieguldījumiem, gan kopuzņēmumiem, īpaši Āzijas un Klusā okeāna reģionā, kur joprojām ir karstais punkts pusvadītāju ražošanas paplašināšanai.

Uz priekšu raugoties, nākamajos gados, visticamāk, turpināsies konsolidācija, jo metrologija kļūst arvien ciešāk integrēta procesā un datu virzītā ražošanā kļūst par normu. Stratēģiskas alianses starp metrologijas speciālistiem un iekārtu ražotājiem, kā arī ieguldījumi AI un mašīnmācīšanā defektu noteikšanai un procesu optimizācijai būs centrālais punkts konkurences noturēšanai. Sektora izaugsme ir stabila, ar kapitāla plūsmām un starptautiskām sadarbībām, kas, visticamāk, veicinās inovācijas un atbalstīs nākamās paaudzes pusvadītāju tehnoloģiju mērogošanu.

Nākotnes perspektīvas: Iespējas, traucējumi un ilgtermiņa ietekme

Nākotnes perspektīva pusvadītāju metrologijas tehnoloģijām 2025. gadā un turpmāk ir veidota no nemitīgās vēlmes pēc mazākiem mezgliem, progresīvas iepakošanas un heterogenās integrācijas. Cad nozare tuvojas 2 nm procesu mezglam un pēta gate-all-around (GAA) tranzistorus, pieprasījums pēc precīzas un augstas caurlaidības metrologijas pastiprinās. Vadošie iekārtu ražotāji, piemēram, KLA Corporation, ASML, un Hitachi High-Tech Corporation, iegulda lielas summas nākamās paaudzes metrologijas platformās, kas izmanto mākslīgo intelektu, mašīnmācīšanos un daudzveidīgas inspekcijas, lai risinātu šo izaicinājumu.

Iespējas ir plašas hibrīdo metrologija integrācijā, kuru apvieno optiskās, e-starojuma un rentgena metrologijas tehnikas. Hibrīdmetrologija, kas apvieno datus no vairākiem rīku veidiem, kļūst arvien populārāka, jo tā nodrošina bagātīgākas un rīcībspējīgākas atziņas par sarežģītām 3D struktūrām un jauniem materiāliem. KLA Corporation attīsta hibrīdmetrologijas risinājumus, kas ļauj vienlaikus izmērīt kritiskās dimensijas, uzklāšanu un materiālu sastāvu, atbalstot nozares pāreju uz progresīviem mezgliem un 3D NAND arhitektūrām.

Traucējumi tiek gaidīti, kad jauni ierīču arhitektūras, piemēram, GAA FET un mikroshēmas, piedāvā jaunus metrologijas prasības. Pāreja uz progresīvu iepakošanu, piemēram, 2.5D un 3D integrāciju, prasa neiznīcinošu, augstas izšķirtspējas inspekciju caur-silīcija vadiem (TSV), mikro-buktiem un savienojumiem. ASML, kas pazīstama ar vadību litogrāfijas jomā, paplašina savu metrologijas portfeli, lai risinātu uzklāšanas un kritisko dimensiju kontroli ekstremālās ultravioletās (EUV) līmenī, kas ir būtiski defektu samazināšanai un ražības uzlabošanai sub-5 nm mezglos.

Ilgtermiņā tiek prognozēta metrologijas un datu analītikas un procesa kontroles konverģence, kas transformēs pusvadītāju ražošanu. Reāllaika, in-līnijas metrologijas dati arvien vairāk tiks iekļauti progresīvos procesu kontroles (APC) sistemas, veicinot prognozējošo apkopes, ražību optimizāciju un ātrāku iekļūšanu ražošanā. Hitachi High-Tech Corporation izstrādā elektronu mikroskopijas un spektroskopijas rīkus ar AI virzītām analītikām, lai paātrinātu defektu cēloņu analīzi un procesu apguvi.

Tā kā nozare saskaras ar pieaugošu sarežģītību, metrologijas loma paplašināsies no kvalitātes nodrošināšanas līdz centrālajam inovāciju un konkurētspējas iespējamajam faktoram. Nākamajos gados turpinās sadarbība starp iekārtu piegādātājiem, ražotnēm un integrētajiem ierīču ražotājiem, lai kopīgi izstrādātu metrologijas risinājumus, kas pielāgoti jaunām ierīču tehnoloģijām un ražošanas paradumiem.

Avoti un atsauces

• KLA Corporation
• ASML Holding
• Hitachi High-Tech Corporation
• Thermo Fisher Scientific
• Bruker Corporation
• imec
• Carl Zeiss AG
• Onto Innovation
• Japan Electronics and Information Technology Industries Association (JEITA)
• VDMA