Tehnologije metrologije polprevodnikov v letu 2025: Kako natančno merjenje poganja naslednji val proizvodnje čipov. Raziščite preboje, dinamikо trga in prihodnje obzorje, ki oblikujejo industrijo.

• Izvršni povzetek: Ključni trendi in gonilne sile trga v letu 2025
• Velikost trga in napoved (2025–2030): Potrjevanje rasti in projekcije prihodkov
• Tehnološke inovacije: Orodja in metode za naslednjo generacijo metrologije
• Glavni igralci in konkurenčna pokrajina
• Področja uporabe: Logika, pomnilnik in napreden paketiranje
• Regionalna analiza: Severna Amerika, Azijsko-pacifiška regija, Evropa in preostali svet
• Izzivi in ovire: Tehnični, gospodarski in faktorji oskrbovalne verige
• Novi standardi in regulativni razvoj
• Strateška partnerstva, M&A in investicijski trendi
• Prihodnji obzorje: Priložnosti, motnje in dolgotrajni vpliv
• Viri in reference

Izvršni povzetek: Ključni trendi in gonilne sile trga v letu 2025

Industrija polprevodnikov leta 2025 doživlja ključno preobrazbo, saj tehnologije metrologije postajajo temelj za omogočanje naprednih proizvodnih vozlišč in heterogene integracije. Ker se geometrije naprav zmanjšujejo pod 5 nm in se uvajajo novi materiali, je natančno merjenje in nadzor ključnih dimenzij, debelin filmov in sestave materiala postalo ključno za optimizacijo donosa in nadzor procesov. Povpraševanje po napredni metrologiji spodbuja širitev umetne inteligence (AI), visoko zmogljivega računalništva (HPC) in avtomobilske elektronike, ki vse zahtevajo vse bolj zapletene in zanesljive naprave polprevodnikov.

Ključni igralci v industriji močno vlagajo v rešitve metrologije naslednje generacije. KLA Corporation, globalno vodilno podjetje za nadzor procesov in upravljanje donosa, še naprej širi svoj portfelj s sistemom optične in e-beam inspekcije, prilagojeni za aplikacije pod 5 nm in 3D NAND. ASML Holding, znan po svojih sistemi litografije, prav tako napreduje v svojih ponudbah metrologije, zlasti v kontekstu litografije z ekstremnimi ultravijoličnimi žarki (EUV), kjer so meritve prekrivanja in kritičnih dimenzij ključne za delovanje naprav. Hitachi High-Tech Corporation in Tokyo Electron Limited dodatno krepita svoje položaje z orodji za elektron mikroskopijo in in-line metrologijo, ki podpirajo tako proizvajalce logičnih kot pomnilniških naprav.

Integracija umetne inteligence in strojnega učenja v metrologijske platforme je opredeljujoč trend leta 2025. Te tehnologije omogočajo analizo podatkov v realnem času in napovedno nadzor procesov, kar zmanjšuje čas cikla in izboljšuje donos. Poleg tega premik proti naprednemu pakiranju, kot so čipleti in 3D integracija, ustvarja nove izzive v metrologiji, zlasti pri inšpekciji skozi-silikonskih vias (TSV) in heterogenejših vmesnikov. Podjetja se na to odzivajo z razvojem hibridnih metrologijskih rešitev, ki združujejo več merilnih tehnik, kot so X-ray, optične in elektronske metode, da bi zadovoljila te kompleksne zahteve.

Gledajoč naprej, ostaja obzorje za tehnologije metrologije polprevodnikov močno. Nadaljnje skaliranje naprav polprevodnikov, sprejem novih materialov, kot so materiali z visokim dielktričnim konstantam in spojine polprevodnikov, ter širitev naprednega pakiranja bo ohranila močno povpraševanje po inovativnih metrologskih rešitvah. Pričakuje se, da bodo vodilni v industriji pospešili naložbe v raziskave in razvoj ter strateške sodelovanja za obravnavo spreminjajočih se potreb strank in ohranjanje konkurenčnosti v tem hitro napredujočem sektorju.

Velikost trga in napoved (2025–2030): Potrjevanje rasti in projekcije prihodkov

Trg tehnologij metrologije polprevodnikov je pripravljen na močno rast od leta 2025 do 2030, kar spodbuja naraščajoča kompleksnost naprav polprevodnikov, prehod na napredna procesna vozlišča (kot je 3 nm in manj) ter širjenje aplikacij v umetni inteligenci, avtomobilski elektroniki in komunikacijah 5G/6G. Ker se geometrije naprav zmanjšujejo in arhitekture 3D, kot so gate-all-around (GAA) tranzistorji in napredna pakiranja, postajajo običajne, se povpraševanje po natančnih, visokotručnih metrologijskih rešitvah povečuje.

Ključni igralci v industriji, kot so KLA Corporation, ASML, Hitachi High-Tech Corporation in Applied Materials, močno vlagajo v raziskave in razvoj, da bi se soočili z izzivi metrologije, ki jih prinaša proizvodnja naslednje generacije polprevodnikov. Na primer, KLA Corporation še naprej širi svoj portfelj optičnih in e-beam inspekcijskih sistemov, medtem ko ASML integrira module metrologije v svoje litografske platforme, da omogoči in-line nadzor procesov za litografijo z ekstremnimi ultravijoličnimi žarki (EUV) in visoko-NM EUV litografijo.

Rast trga je podprta z naraščajočimi kapitalskimi naložbami vodilnih tovarn in integriranih proizvajalcev naprav (IDM), vključno s TSMC, Samsung Electronics in Intel, ki vsi povečujejo naložbe v napreden metrologijo za podporo svojim tehnološkim načrtom. Sprejem napredne metrologije je še posebej kritičen za povečanje donosa in nadzor procesov pri vozliščih pod 5 nm, kjer se tradicionalne merilne tehnike srečujejo z omejitvami.

Od leta 2025 naprej se pričakuje, da bo trg doživel letno rast (CAGR) v visokih enomestnih številkah, s skupnimi prihodki, predvidenimi na več milijard ameriških dolarjev do leta 2030. To rast spodbuja širitev proizvodne zmogljivosti polprevodnikov v Aziji, Severni Ameriki in Evropi ter naraščajoča integracija umetne inteligence in strojnega učenja v sistemih metrologije za zaznavanje napak v realnem času in optimizacijo procesov.

Gledajoč naprej, ostaja obzorje za tehnologije metrologije polprevodnikov močno, z nadaljnjo inovacijo v hibridni metrologiji (ki združuje več merilnih tehnik), in-line in in-situ metrologiji ter razvojem novih rešitev, prilagojenih za napredno pakiranje in heterogene integracije. Konkurenca na trgu se bo verjetno okrepila, saj se uveljavljeni igralci in novi tehnološki ponudniki borijo za obravnavo spreminjajočih potreb potrebe industrije polprevodnikov.

Tehnološke inovacije: Orodja in metode za naslednjo generacijo metrologije

Industrija polprevodnikov doživlja hitro preobrazbo v tehnologijah metrologije, ki jo žene neomajen premik proti manjšim vozliščem, 3D arhitekturami in heterogene integraciji. Do leta 2025 se povpraševanje po naprednih metrologijskih orodjih povečuje, pri čemer vodilne tovarne zahtevajo brez primere natančnost in zmogljivost za podporo tehnologijam procesov pod 3 nm in kompleksnim strukturam naprav.

Ena najbolj pomembnih inovacij je uvedba hibridne metrologije, ki združuje več merilnih tehnik—kot so optične, X-ray in elektronske metode—da ponudi celovito karakterizacijo kritičnih dimenzij (CD), prekrivanja in materialnih lastnosti. ASML, globalno vodilno podjetje na področju litografije in metrologije, je na čelu te preobrazbe z integracijo naprednih optičnih in e-beam inspekcijskih sistemov, ki obravnavajo izzive litografije EUV (Extreme Ultraviolet) in procesov z visoko-NM (Numeric Aperture). Njihove metrologične rešitve so ključne za nadzor postavitve vzorcev in napak na atomski ravni.

Drug ključni trend je sprejetje in-line in in-situ metrologije, ki omogočata realnočasovni nadzor procesov in povratne informacije. KLA Corporation, prevladujoč igralec na področju nadzora procesov in inspekcije, je uvedel nove platforme, ki izkoriščajo strojno učenje in AI za analizo velikih množic podatkov iz več virov metrologije, kar izboljšuje donosnost in zmanjšuje čas do trga. Njihova najnovejša orodja so zasnovana za obvladovanje kompleksnosti 3D NAND, FinFET in tranzistorjev GAA, ki zahtevajo natančno merjenje značilnosti z visokim razmerjem in zakopanih vmesnikov.

X-ray metrologija prav tako pridobiva na pomenu, zlasti pri nedestruktivni analizi naprednih pakiranj in 3D integracij. Thermo Fisher Scientific in Bruker Corporation širita svoja portfelja z visoko ločljivostjo X-ray difrakcij (XRD) in X-ray fotoelektronsko spektroskopijo (XPS), kar omogoča podrobno karakterizacijo materialov in vmesnikov na nanoskali.

Gledajoč naprej, bodo naslednja leta prinesla nadaljnjo integracijo analitike, ki jih vodi AI, povečano avtomatizacijo in razvoj metrologijskih orodij, ki so sposobna atomske ločljivosti. Industrijska sodelovanja, kot so tista, ki jih vodi SEMI in imec, pospešujejo standardizacijo in sprejem teh tehnologij nove generacije. Ko se arhitekture naprav razvijajo, bo metrologija ostala kritičen omogočevalec za povečanje donosa in nadzor stroškov, kar bo podpiralo razvoj polprevodniške poti do konca desetletja.

Glavni igralci in konkurenčna pokrajina

Sektor tehnologij metrologije polprevodnikov leta 2025 zaznamuje intenzivna konkurenca med peščico globalnih voditeljev, ki vsak izkorišča napreden R&D in strateška partnerstva za zadovoljitev naraščajočih potreb po proizvodnji naslednje generacije polprevodnikov. Ker se geometrije naprav zmanjšujejo pod 5 nm in se uvajajo novi materiali, je potreba po natančnih, visokotručnih metrologijskih rešitvah nikoli ni bila večja.

Ključni igralci:

• KLA Corporation ostaja prevladujoča sila na trgu, ki ponuja celovit portfelj sistemov optične in e-beam inspekcije, metrologije in analitike podatkov. KLA-ina zadnja osredotočenost je na zaznavanju napak, ki ga spodbuja AI, in nadzoru procesov in-line, z znatnimi naložbami v hibridne metrologske platforme, ki združujejo več merilnih tehnik za napredna vozlišča.
• ASML Holding, medtem ko je najbolj znan po svojih sistemih litografije, je razširil svoje metrologske ponudbe, zlasti preko pridobitve Berliner Glas in integracije naprednih optičnih metrologijskih modulov v svoje EUV platforme. ASML-ina metrologične rešitve so ključne za nadzor prekrivanja in fokusa pri proizvodnji pod 3 nm.
• Hitachi High-Tech Corporation je glavni dobavitelj CD-SEM (kritični dimenzijski skenirni elektronski mikroskop) in sistemov za pregled napak. Podjetje napreduje v multi-beam SEM in analizah slik, ki jih vodi AI, da bi zadovoljilo zahteve po zmogljivosti in natančnosti vodilnih tovarn.
• Carl Zeiss AG zagotavlja visoko ločljivost orodij za metrologijo elektronskih in ionskih žarkov, z močnim prisotnim tako v R&D kot v proizvodnih okoljih. Zeiss-ova zadnja sodelovanja s proizvajalci čipov se osredotočajo na 3D metrologijo za napredno pakiranje in heterogene integracije.
• Onto Innovation se specializira v optični metrologiji, inšpekciji makro napak in programski opremi za nadzor procesov. Najnovejše platforme podjetja ciljajo na napredna logična in pomnilniška vozlišča, s poudarkom na hibridnem vezanju in 3D NAND aplikacijah.

Med drugimi znanimi igralci sta Tokyo Electron Limited (TEL), ki integrira metrologijske module v svojo procesno opremo, in Thermo Fisher Scientific, vodilno podjetje na področju prenosa elektronske mikroskopije (TEM) in atomskega sonda za analizo materialov.

Konkurenčna pokrajina je dodatno oblikovana s strateškimi zavezništvi med proizvajalci opreme in tovarnami polprevodnikov ter pojavom zagonskih podjetij, ki se osredotočajo na metrologijo, ki jo kaže AI, in in-situ nadzor procesov. Ko se industrija premika proti masovni proizvodnji 2 nm in manj, bo sposobnost, da se zagotovi natančna, realnočasovna metrologija, ključna diferenciacija, ki bo spodbujala stalne inovacije in konsolidacijo med glavnimi igralci v sektorju.

Področja uporabe: Logika, pomnilnik in napredno pakiranje

Tehnologije metrologije polprevodnikov so odločilne za zagotavljanje zmogljivosti, donosa in zanesljivosti naprav na področjih logike, pomnilnika in naprednega pakiranja. Ko se industrija premika v leto 2025, se povpraševanje po natančni in visoko zmogljivi metrologiji povečuje, kar spodbujajo sprejem pod-3 nm logičnih vozlišč, širjenje 3D NAND in DRAM ter heterogene integracije v naprednem pakiranju.

Pri proizvodnji logičnih naprav prehod na tranzistorje GAA in EUV litografijo pri 3 nm in manj ustvarja nove izzive v metrologiji. Natančno merjenje kritičnih dimenzij (CD), prekrivanja in sestave materialov je bistvenega pomena za nadzor variabilnosti in napak. Vodilni dobavitelji, kot sta KLA Corporation in ASML Holding, napredujejo v optičnih in e-beam metrologijskih platformah, da bi odpravili te potrebe. KLA, na primer, je uvedel nove e-beam inspekcijske sisteme, sposobne zaznavati zakopane napake in meriti kompleksne 3D strukture, medtem ko ASML integrira module metrologije v svoje EUV skenerje za omogočanje in-line nadzora procesov.

V sektorju pomnilnika nadaljnje širjenje 3D NAND—sedaj presega 200 plasti—in razvoj naslednje generacije DRAM zahtevajo metrologijske rešitve, ki lahko preiskujejo strukture z visokim razmerjem in tanke filme. Hitachi High-Tech Corporation in Tokyo Electron Limited sta med podjetji, ki zagotavljajo napredne CD-SEM (kritični dimenzijski skenirni elektronski mikroskop) in orodja za merjenje debeline filmov, prilagojena za te aplikacije. Sposobnost nedestruktivne analize globokih značilnosti in kompleksnih materialnih skladov postaja vse pomembnejša, saj se arhitekture pomnilnika razvijajo.

Napredno pakiranje, vključno z 2.5D in 3D integracijo, je še eno področje, kjer je metrologija ključna. Potreba po inšpekciji skozi-silikonskih vias (TSV), mikro bumpov in hibridnih veznih vmesnikov spodbuja sprejetje X-ray in akustične metrologije ter visoko ločljive optične inšpekcije. Onto Innovation Inc. in TESCAN ORSAY HOLDING širita svoja portfelja za podporo tem zahtevam, ponujajo orodja za metrologijo na ravni wafrov in inšpekcijo napak v naprednih pakirnih linijah.

Gledajoč naprej v naslednjih nekaj letih, bo obzorje za tehnologije metrologije polprevodnikov oblikovano s konvergencou analitike, ki jo vodi AI, in-line nadzorom procesov ter potrebo po vedno natančnejših resolucijah. Proizvajalci opreme vlagajo v hibridno metrologijo—združevanje več merilnih tehnik—in in-situ rešitve, da bi sledili kompleksnosti logike, pomnilnika in pakirnih procesov. Ker se arhitekture naprav še naprej razvijajo, bo vloga metrologije le še naraščala, kar bo podpiralo sposobnost industrije za dostavo izdelkov novih generacij polprevodnikov.

Regionalna analiza: Severna Amerika, Azijsko-pacifiška regija, Evropa in preostali svet

Globalna pokrajina tehnologij metrologije polprevodnikov v letu 2025 je oblikovana s strateškimi prioritetami in naložbami ključnih regij: Severne Amerike, Azijsko-pacifiške regije, Evrope in preostalega sveta. Vsaka regija pokaže edinstvene prednosti in izzive, ki jih vodijo njihovi lastni ekosistemi proizvodnje polprevodnikov, vladne politike in prisotnost vodilnih dobaviteljev metrologijske opreme.

Severna Amerika ostaja ključni center za inovacije metrologije polprevodnikov, ki temelji na robustni infrastrukturi R&D v Združenih državah in prisotnosti večjih igralcev v industriji. Podjetja, kot so KLA Corporation in Applied Materials, imajo sedež v regiji in spodbujajo napredek v orodjih za nadzor procesov in inšpekcijo. Zakonodaja ZDA CHIPS in sorodne pobude glede financiranja naj bi pospešile domačo proizvodnjo in sprejem orodij za metrologijo do leta 2025 in naprej, saj se tovarne trudijo lokalizirati dobavne verige in izboljšati donose procesov.

Azijsko-pacifiška regija še naprej dominira v proizvodnji polprevodnikov, saj predstavlja večino globalne zmogljivosti za izdelavo wafrov. Države, kot so Tajvan, Južna Koreja, Japonska in vse bolj Kitajska, močno vlagajo v napredne rešitve metrologije za podporo vodilnim vozliščem (3 nm in manj). TSMC in Samsung Electronics sta na čelu, ki integrirata najsodobnejše metrologijske sisteme za ohranjanje donosa in kakovosti pri naprednih geometrijah. Japonska podjetja, kot sta Hitachi High-Tech Corporation in Tokyo Electron, so prav tako pomembni dobavitelji metrologije in inšpekcijske opreme, ki podpirajo domače in regionalne tovarne. Kitajski premik k samooskrbi po polprevodnikih naj bi povečal povpraševanje po metrologijski opremi, saj lokalna podjetja močno krepijo zmožnosti, čeprav še vedno zanašajo na uvoz za najbolj napredne sisteme.

Evropa je značilna po osredotočenosti na specializirane in avtomobilske polprevodnike, pri čemer ključni vlogi igrata Nemčija in Nizozemska. ASML, s sedežem v Nizozemski, je globalni voditelj na področju litografije in metrologijskih rešitev, ki oskrbuje kritično opremo tovarnam po vsem svetu. Pobude Evropske unije za krepitev suverenosti polprevodnikov bodo verjetno spodbudile naložbe v infrastrukturo metrologije, zlasti za napredno pakiranje in heterogene integracije.

Preostali svet, vključno z Izraelom in Singapurjem, se uveljavlja kot pomembni vozlišča v svetovni vrednostni verigi polprevodnikov. Te regije vlagajo v R&D in pilotne linije, pogosto v sodelovanju z multinacionalkami, da izboljšajo svoje zmožnosti metrologije in pritegnejo projekte napredne proizvodnje.

Glede na prihodnost se bo potreba po natančnih, visokotručnih metrologijskih tehnologijah še povečala v vseh regijah, saj se geometrije naprav zmanjšujejo in se kompleksnost procesov povečuje. Podpora regionalnih politik, lokalizacija dobavnih verig in tekmovanje za tehnološko vodstvo bodo še naprej oblikovali konkurenčno pokrajino za metrologijo polprevodnikov do leta 2025 in v naslednjih letih.

Izzivi in ovire: Tehnični, gospodarski in faktorji oskrbovalne verige

Sektor metrologije polprevodnikov se srečuje z zapletenim nizom izzivov in ovir, ko se prilagaja zahtevam proizvodnje naprednih vozlišč v letu 2025 in naprej. Tehnični, gospodarski in dejavniki oskrbovalne verige se vsi združujejo, da oblikujejo pokrajino za metrologijske tehnologije, ki so ključne za nadzor procesov in povečanje donosa v proizvodnji polprevodnikov.

Tehnični izzivi: Nenehna miniaturizacija naprav polprevodnikov, pri čemer so vodilna vozlišča pri 3 nm in manj, je dvignila metrologske zahteve na brez primere ravni natančnosti in občutljivosti. Tradicionalna optična metrologijska orodja dosegajo svoje fizične meje, zlasti pri merjenju značilnosti z visokim razmerjem in zapletenih 3D strukturah, kot so tranzistorji GAA in napredne naprave za pomnilnik. To je spodbudilo sprejetje novih tehnik, ki vključujejo X-ray in elektronsko metrologijo, pa tudi hibridne pristope, ki združujejo več merilnih modalitet. Vendar pa integracija teh naprednih orodij v okolja visokotehnološke proizvodnje ostaja pomembna ovira zaradi omejitev zmogljivosti in potrebe po robustni, avtomatizirani analizi podatkov.

Gospodarske ovire: Stroški razvoja in uvedbe opreme za metrologijo naslednje generacije se hitro povečuje. Vodilni dobavitelji, kot so KLA Corporation, ASML in Hitachi High-Tech Corporation, močno vlagajo v R&D, da bi zadovoljili metrologijske potrebe vozlišč pod 3 nm, vendar je kapitalna intenzivnost teh prizadevanj ovira za manjše igralce in nove udeležence. Poleg tega se naraščajoča kompleksnost metrologijskih rešitev pogosto zahteva tesno sodelovanje med prodajalci orodij in proizvajalci polprevodnikov, kar dodatno koncentrira tržno moč med peščico prevladujočih podjetij.

Dejavniki oskrbovalne verige: Globalna oskrbovalna veriga polprevodnikov ostaja ranljiva na motnje, kar je poudarjeno s trenutnimi geopolitičnimi napetostmi in pomanjkanjem materialov. Proizvajalci orodij metrologije se zanašajo na visoko specializirane komponente, kot so napredna optika, detektorji in natančni sistemi gibanja, ki jih pogosto pridobijo od omejenega števila dobaviteljev. Vsaka ovira v tej oskrbovalni verigi lahko zamudi dostavo orodij in vpliva na urnike dviga tovarn. Podjetja, kot je Carl Zeiss AG, igrajo ključno vlogo pri zagotavljanju visokopreciznih optičnih komponent za metrologijo in litografske sisteme, kar poudarja medsebojno odvisnost znotraj ekosistema.

Obzorje: V naslednjih nekaj letih se pričakuje, da se bo industrija polprevodnikov še bolj osredotočila na inovacije metrologije, z večjimi naložbami v analitiko podatkov, ki jih vodi AI in z rešitvami za merjenje v realnem času. Vendar pa bo za premagovanje tehničnih, gospodarskih in oskrbovalnih ovir potrebno usklajeno delovanje po celotni vrednostni verigi, vključno s pobudami za standardizacijo in strateškimi partnerstvi med proizvajalci opreme, dobavitelji materialov in proizvajalci naprav.

Novi standardi in regulativni razvoj

Pokrajina tehnologij metrologije polprevodnikov doživlja pomembno preobrazbo v letu 2025, kar poganja hitra miniaturizacija naprav, integracija heterogenih materialov in naraščajoča kompleksnost naprednega pakiranja. Ko industrija približuje vozlišču 2 nm in raziskuje tranzistorje GAA, je potreba po natančnih, zanesljivih in standardiziranih metrologijskih rešitvah nikoli ni bila bolj izrazita. V odgovor na to aktivno oblikujejo tako mednarodne standardne organizacije kot vodilni igralci v industriji nove okvire in regulativne smernice za zagotavljanje natančnosti meritev, interoperabilnosti in integritete podatkov po globalni dobavni verigi.

Organizacija SEMI igra še naprej ključno vlogo pri razvoju in posodabljanju standardov za metrologijo polprevodnikov. V letu 2025 se komisije za standarde Severne Amerike in International osredotočajo na usklajevanje protokolov za metrologijo kritične dimenzije (CD), prekrivanja in inšpekcijo napak, zlasti za EUV litografijo in napredne 3D strukture. Ti standardi so bistveni za zagotavljanje, da se metrologijska orodja različnih ponudnikov lahko merijo in brez težav integrirajo v okolja visokotehnološke proizvodnje.

Medtem Japonska zveza za elektroniko in informacijsko tehnologijo (JEITA) in VDMA (Nemška zveza za strojništvo) sodelujeta s SEMI in drugimi regionalnimi organi, da bi uskladili metrologijske standarde globalno in se soočili z izzivi, kot so deljenje podatkov čez meje, kalibracija opreme in sledljivost. Ta mednarodna sodelovanja so še posebej pomembna, saj se dobavne verige polprevodnikov vse bolj decentralizirajo in ker se regulativna preiskava glede varnosti podatkov in kontrol uvoza stopnjuje.

Na regulativni fronti vlade ZDA, Evropske unije in Vzhodne Azije vse bolj zahtevajo skladnost s standardiziranimi metrologijskimi protokoli kot del širših pobud politike polprevodnikov. Na primer, ameriški zakon CHIPS in evropski zakon o čipih vključujeta določbe za naložbe v infrastrukturo metrologije in vzpostavitev varnih, standardiziranih merilnih okvirjev za podporo domači proizvodnji in R&D. Te politike naj bi pospešile sprejem orodij za metrologijo naslednje generacije in spodbudile nadaljnje inovacije na področju in-line nadzora procesov, analize napak, ki jo spodbuja AI, in napredne karakterizacije materialov.

Gledajoč naprej, je obzorje standardov in regulativ za metrologijo polprevodnikov eno od naraščajoče konvergence in sofisticiranosti. Ko vodilni proizvajalci opreme, kot so KLA Corporation, ASML in Hitachi High-Tech Corporation, še naprej uvajajo nove platforme za metrologijo, bo tesno sodelovanje s standardnimi organi in regulativnimi agencijami ključno za zagotavljanje, da se te inovacije prevedejo v robustne, obsežne in globalno sprejete rešitve za industrijo polprevodnikov.

Strateška partnerstva, M&A in investicijski trendi

Sektor metrologije polprevodnikov doživlja dinamično fazo strateških partnerstev, združitev in prevzemov (M&A) ter usmerjenih naložb, saj se industrija prilagaja naraščajoči kompleksnosti naprednih vozlišč, heterogene integracije ter širjenju AI in avtomobilskih aplikacij. V letu 2025 so ti trendi pogonjeni potrebo po natančnejšem nadzoru procesov, hitrejšem času do trga in integraciji metrologije z analitiko podatkov in AI.

Ključni voditelji industrije, kot so KLA Corporation, ASML Holding in Hitachi High-Tech Corporation, še naprej širijo svoje portfelje metrologije tako preko organskega R&D kot tudi strateških pridobitev. Na primer, KLA, prevladujoči igralec na področju nadzora procesov in metrologije, ima zgodovino pridobivanja inovativnih zagonskih podjetij in ustaljenih podjetij za krepitev svojih zmožnosti v optičnih in e-beam inspekcijah, pa tudi in-situ metrologiji. V zadnjih letih se je KLA osredotočila na integracijo analitike, ki jo spodbuja AI, v svoje rešitve metrologije, pogosto preko partnerstev z novimi podjetji za programsko in podatkovno analitiko.

ASML, najbolje znan po svojih litografskih sistemih, je poglobil svoje sodelovanje v metrologiji z naborom in partnerstvom s podjetji, ki se specializirajo za računalniško litografijo in nadzor procesov. Pridobitev skupine Berliner Glas leta 2020 je okrepila njegovo mesto na področju optičnih metrologskih komponent in podjetje še naprej vlaga v R&D, povezan z metrologijo, da bi podprlo svojo EUV strategijo.

Medtem Onto Innovation—ki je nastal združitvijo podjetij Nanometrics in Rudolph Technologies—aktivno vlaga v nove platforme metrologije za napredno pakiranje in heterogene integracije, področja, ki dosegajo hitro rast zaradi povpraševanja s strani trgov AI in visoke zmogljivosti računalništva. Sodelovalni projekti Onto Innovation s vodilnimi tovarnami in OSAT (outsourced semiconductor assembly and test) se pričakuje, da se bodo povečali do leta 2025 in vnaprej.

Japonska podjetja, kot sta Hitachi High-Tech Corporation in Keyence Corporation, prav tako širijo svoj globalni doseg z neposrednimi naložbami in skupnim vlaganjem, zlasti v azijsko-pacifiški regiji, ki ostaja vroča postaja za širitev proizvodnje polprevodnikov.

Gledajoč naprej, se pričakuje, da bodo naslednja leta prinesla nadaljnjo konsolidacijo, saj se metrologija vse bolj integrira s procesno opremo in saj postajajo podatkovno usmerjene proizvodnje norma. Strateška zavezništva med specialisti za metrologijo in proizvajalci opreme ter naložbe v AI in strojno učenje za zaznavanje napak in optimizacijo procesov bodo osrednjega pomena za ohranjanje konkurenčnosti. Obzorje sektorja je robustno, z naložbami in čezmejnimi sodelovanji, ki naj bi pospešili inovacije in podprli širitev tehnologij polprevodnikov naslednje generacije.

Prihodnji obzorje: Priložnosti, motnje in dolgotrajni vpliv

Prihodnje obzorje za tehnologije metrologije polprevodnikov v letu 2025 in naslednjih letih oblikuje neomajen premik proti manjšim vozliščem, naprednemu pakiranju in heterogenim integracijam. Ko industrija pristopa k 2 nm procesnemu vozlišču in raziskuje tranzistorje GAA, se povpraševanje po natančni, visokotručni metrologiji povečuje. Vodilni proizvajalci opreme, kot so KLA Corporation, ASML in Hitachi High-Tech Corporation, močno vlagajo v platforme metrologije naslednje generacije, ki izkoriščajo umetno inteligenco, strojno učenje in multimodalno inšpekcijo za reševanje teh izzivov.

Priložnosti bogatijo integracijo optičnih, e-beam in X-ray metrologijskih tehnik. Hibridna metrologija, ki združuje podatke iz več tipov orodij, pridobiva na pomenu zaradi svoje sposobnosti, da ponudi bogatejše in bolj uporabne vpoglede v kompleksne 3D strukture in nove materiale. KLA Corporation napreduje v hibridnih metrologskih rešitvah, ki omogočajo sočasno merjenje kritičnih dimenzij, prekrivanja in sestave materialov, kar podpira prehod industrije na napredna vozlišča in arhitekture 3D NAND.

Motnje so pričakovane, ko nove arhitekture naprav, kot so GAA FETs in čipleti, uvedejo nove zahteve v metrologiji. Premik proti naprednemu pakiranju—kot sta 2.5D in 3D integracija—zahteva nedestruktivno, visoko ločljivo inšpekcijo skozi-silikonskih vias (TSV), mikro bumpov in interkonekcij. ASML, znan po svoji vodilni vlogo na področju litografije, širi svoj portfelj metrologije, da bi se spopadel z nadzorom prekrivanja in kritičnih dimenzij na ravni ekstremne ultravijolične svetlobe (EUV), kar je bistveno za zmanjšanje napak in izboljšanje donosa pri pod-5 nm vozliščih.

Na dolgi rok se pričakuje, da se bo konvergenca metrologije z analitiko podatkov in nadzorom procesov preoblikovala proizvodnjo polprevodnikov. Podatki metrologije v realnem času in in-line se bodo vse bolj povezovali z naprednimi sistemi za nadzor procesov (APC), kar bo omogočilo napovedno vzdrževanje, optimizacijo donosa in hitrejšo rampo do obsega. Hitachi High-Tech Corporation razvija orodja za elektronsko mikroskopijo in spektroskopijo z analitiko, ki jo vodi AI, da pospeši analizo korenin napak in učenje procesov.

Ker se industrija srečuje z rastočo kompleksnostjo, se bo vloga metrologije razširila z zagotavljanja kakovosti do osrednjega omogočevalca inovacij in konkurenčnosti. Naslednja leta bodo prinesla nadaljnje sodelovanje med dobavitelji opreme, tovarnami in integriranimi proizvajalci naprav za soustvarjanje metrologijskih rešitev, prilagojenih novim tehničnim in proizvodnim paradigmam.

Viri in reference

• 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