多知再行最后合一
2026.03.25 05:51

AI 把半导体制造逼到极限后,真正决定良率的,已经不只是工艺,而是 “控制力”

portai
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当 AI 算力以指数级速度往前冲,半导体制造也被迫跟着进入更极限的竞争。过去晶圆厂更多是在单点工艺上做优化,但到了 AI 时代,晶圆厂运行的已经不是一条线性的生产流程,而是一套高度耦合的复杂系统:先进逻辑芯片、HBM、高带宽封装、Chiplet 架构彼此叠加,制造流程对精度、节拍、一致性提出了更高要求。

这意味着,设备端的竞争逻辑也变了。
以前比的是更快,现在比的是更快、更稳、更准、更干净。而这四个维度,最终都指向同一个核心命题:精准控制

在先进制程下,越来越多影响良率的因素,并不一定发生在光刻、刻蚀这些最显眼的环节,而是藏在过去容易被忽视的细节里:
一次不平稳的晶圆夹持、一次轻微的机械振动、一次液体残留、一次门阀启闭冲击。
这些看起来很小的变量,放到先进制程里,往往就是良率分水岭。

在 3 月 25 日-27 日举行的2026 SEMICON China大会上,我们采访了自动化领域的深度玩家——Festo(费斯托)。这家成立于 1925 年的德国企业,至今仍保持独立运营,在自动化领域已经积累了超过百年的技术沉淀。

正如费斯托电子及装配行业销售总监刘高亮所说:设备厂往往代表着某项工艺的制程 domain 技术核心,但是要让机台真正动起来,底层的核心元件都是不可或缺的。就算设备有再好的工艺技术研发,如果不透过这些气动/电动元件的驱动,设备也是无法达成它所设计的工艺创新。

这句话其实点出了今天半导体设备竞争的本质:
工艺是上限,控制才是落地能力。


AI 时代,为什么设备控制变得越来越重要?

如果把半导体设备拆成几个层级,那么最上层是工艺与设计,中间层是设备系统,最底层则是负责执行所有动作的控制单元,包括气动系统、阀门、传感器、流体控制模块等。

过去,这一层经常被当成辅助系统;但在先进制程和 AI 算力需求的双重推动下,它的角色正在发生变化从支持性组件,变成决定性变量。

刘高亮在采访中提到一个非常关键的变化:
随着工艺不断创新,制程精度已经攀升到纳米级别,Fab 对过去不太在意的细小元件,开始越来越在意。整个行业已经从先把工艺做好,演变成如何做到国际水平的工艺,在这个基础上,过往不会要求的精度和颗粒度,都会再往上提升一个级别。

换句话说,先进制程不是只要求设备能动,而是要求它以更高速度、更高精度、更高稳定性地动
而这,也正是像 Festo 这样的自动化企业价值重新被看见的原因:它们不只是卖元件,而是在参与定义制造系统的稳定边界。


Festo 的四道防线:从运动到流体,把不确定性收进去

在这次 SEMICON China 上,Festo 展示了四项核心技术方案。它们分别对应前道制造里的四个关键场景:定位、夹持、开关、流体控制。看似分散,但逻辑非常统一,都是在把制造过程里的不确定性压缩到更可控的范围内。

1)微米级竞赛:气动系统进入 “更稳更准” 时代

在半导体设备里,定位是所有工艺的物理起点。它听起来基础,但在先进制程环境下,定位直接决定工艺稳定性和良率上限。

比如在涂布与光刻环节,晶圆必须精准定位,才能保证图形转移一致;在显影与蚀刻过程中,相对位置误差会被直接放大成结构偏差;到了 CMP 和量测环节,哪怕是极细微的定位误差,也可能影响平整度和检测结果。

所以问题不在于能不能移动,而在于:能不能停得准、停得稳。

Festo 针对这一类场景提出了受控气动解决方案,通过控制算法、比例阀岛(VTEP)和运动控制器(CPX-E)协同,实现气动执行器的闭环控制,并结合高精度压力调节,让气动系统具备可预测、可调节的动态响应能力。这样一来,即便是标准气动执行器,也能在系统级优化后实现微米级定位性能

刘高亮提到,在很多空间受限、或不方便用电机控制位置的场景里,这种微米级气动定位方案可以完成最后一里路。它的好处不仅是节省空间、减少机械结构改造,精度甚至可以做到接近甚至超过电机控制的表现。

 

这意味着,气动不再只是便宜的替代方案,而是在特定工况下成为高精度控制方案。

2)翘曲晶圆:先进封装带来的新难题

随着先进封装加速普及,晶圆翘曲问题变得越来越常见,并且已经成为影响键合良率的关键因素。

刘高亮指出,今天的晶圆制造已经不能再简单地分成前道和后道。先进封装里,单一晶圆完成后,还需要和其他晶圆进行Die to WaferWafer to Wafer的键合,而这要求晶圆必须在平整状态下完成封装,否则良率很难提升。

传统夹持方式面对翘曲晶圆时,要么夹不稳,要么容易引入微裂纹。
Festo 提出的非接触式晶圆翘曲解决方案,则是通过标准气动阀提升成本效益,再结合压电(Piezo)技术推出标准化产品,精准控制压力和真空,实现晶圆夹持与释放的稳定化。

如果晶圆的翘曲分布不均,Festo 还支持多区独立控制:把晶圆划分成多个压力区域,各区压力/真空等级可以独立调节,从而获得更均匀、更稳定的夹持效果。

这类方案的核心,不是把晶圆夹住这么简单,而是在不增加损伤风险的前提下,把夹持过程变成可控、可复制的动作。

3)一个门阀动作,也能决定芯片良率

半导体制造对洁净度要求极高,颗粒污染几乎是良率控制的核心战场。而一个容易被忽视的污染源,就藏在晶圆进出工艺腔的必经之路上:门阀/闸阀(TV/SV)的开关动作。

很多门阀目前仍采用传统开/关式粗放控制,缺少过程调节。
这种硬着陆式动作会导致阀门在末端产生剧烈冲击和高频振动,瞬间剥离的微小颗粒一旦落到晶圆表面,后果就是电路失效。

Festo 基于高精度智能气动控制,提出了 Transfer Valve 门阀开关控制方案。它的核心思路是:
用比例压力控制技术,对阀门气缸运动进行连续调节,把刚性开关改成可编程、可调节的动态过程。

在接近开启或闭合终点时,通过软启动和软停止策略,降低冲击力和振动水平,在不牺牲节拍的情况下,减少颗粒产生,提升洁净度。

刘高亮给出的结果非常直接:在很多终端厂验证中,可以降低 90% 的震动,以及至少 50% 的颗粒产生。
这意味着,这个技术已经不是简单改善,而是把制程 window 直接拉到了另一个级别。

同时,更平滑的动作也有助于延长密封件寿命,提升设备长期运行稳定性。

4)“零滴落”:把液体控制从经验活,变成可编程能力

在半导体前道制造中,清洗、涂布、光刻、显影、蚀刻、CMP 等环节都离不开液体控制。无论是光刻胶、蚀刻液还是清洗剂,这些液体不仅参与工艺过程,更直接影响晶圆表面质量和最终良率。

点胶的难点,表面看是怎么出胶,真正难的是怎么结束出胶。

尤其是在光刻等关键环节中,液体价格昂贵且对洁净度极其敏感,一旦出胶结束后产生残液滴落,就可能在晶圆表面形成污染,影响后续工艺,甚至导致良率损失。
因此,点胶系统必须具备回吸能力:在关断瞬间切断液流并回收残液,实现无滴漏、无污染。

但在传统方案里,这一步往往依赖人工经验,回吸量和时机很难做到精确控制,液体控制长期处于可调但不可控的状态。

Festo 基于压电技术构建智能气动控制方案,通过高精度压力调节和动态响应控制,把回吸过程转化为可数字化、可编程的动作,在出胶结束时实现精准回吸,真正做到零滴落、零污染


这四项技术,背后其实是一条主线

如果把 Festo 展示的四项方案连起来看,会发现它们都在做同一件事:
把制造过程中的不确定性逐步收敛,并转化为可控制、可复现的系统能力。

从微米级定位,到翘曲晶圆夹持;
从门阀开关控制,到液体回吸;
每一个环节看似不同,但本质上都在回答一个问题:

如何让先进制造不只跑得起来,而且跑得稳定、跑得干净、跑得足够精确。

这也是为什么,在 AI 算力时代,设备控制能力开始变成一个非常关键的变量。


深耕本土,Festo 在中国做的是 E2E 支撑

如果说技术能力决定上限,那在中国市场,决定企业能不能站稳脚跟的,往往是另一件事:响应速度。

面对中国半导体 OEM 厂商对速度和定制化能力近乎苛刻的要求,Festo 给出的答案是全方位本土化战略

据刘高亮介绍,Festo 在中国已经投入超过400 位技术人员,覆盖产品设计、客制化开发、现场验证等完整链条。这种End-to-End(E2E)支持模式,让本土客户在快速迭代中能够拿到接近国际一流水准的技术服务。

2024 年在上海成立的半导体创新中心,则进一步成为 Festo 响应中国特殊需求的前哨站。通过建立完全独立的质量与交货体系,Festo 正在帮助中国半导体设备从能做走向做精。


真正的竞争,不只在工艺,而在底层控制

如果说 AI 算力时代的半导体制造是一场远航,那么制程突破是冲锋的帆,而像 Festo 这样的底层控制系统,做的就是那套保证航向精准、船身平稳的结构。

今天的半导体竞争,已经不只是某一项工艺谁更先进,而是谁能把制造全流程里最细微、最容易被忽视的变量,变成可掌控、可复制、可持续优化的能力。

守住微米级防线,才有可能成就算力时代的万里宏图。

  

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