在進入半導體材料領域之后，有著353年歷史的默克開始加快他們對中國市場的滲透。這家德國公司證明了中國半導體產業(yè)的蓬勃發(fā)展所帶來的機遇正在吸引全球相關產業(yè)的資源。
不過，默克作為一家半導體材料公司的歷程是從2014年收購AZ Electronic Materials（安智）才開始迅速起步的，其后該公司化工材料部門一直在進行轉型，將其整體業(yè)務重點轉向電子產業(yè)，尤其是半導體制造領域。2019年，默克全資收購了Versum Materials和Intermolecular兩家半導體材料公司，進一步豐富了其在半導體領域的材料產品組合，完成向整合性、全產業(yè)鏈半導體材料供應商的轉型。現在，默克需要在中國進一步兌現其宣稱的“世界上幾乎每顆芯片都將使用我們的一種產品或服務。”
這不是一件容易的事情，Entegris、杜邦、JSR、CMC、TOK、Shin-Etsu、Air Liquide、Nissan/Brewer、DONGJIN、Tri Chemical Laboratories……在半導體材料領域，默克面臨很多老牌公司的競爭，但默克半導體材料事業(yè)部全球負責人Anand Nambiar表示，他們是半導體制造產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中唯一一家參與所有7大晶圓加工關鍵前道和后道工序操作的材料解決方案公司，包括摻雜、圖形化、沉積、平坦化、蝕刻和清潔，以及后期封裝。
隨著芯片設計復雜度的增加，后摩爾定律推動半導體工藝升級，材料創(chuàng)新將成為下一個十年中半導體制造業(yè)持續(xù)進步和開發(fā)生產下一代電子設備的關鍵推動因素。就創(chuàng)新而言，大家都處在一些新的技術節(jié)點上。為了滿足一系列技術和應用的新要求，構建芯片可能需要100多層材料，材料創(chuàng)新涉及不同方向和學科的專業(yè)知識。例如，在面臨金屬化決策和挑戰(zhàn)時，圖案轉換、3D縮放或原子集成等許多方面都需要改進。要考慮這是硬掩模挑戰(zhàn)還是干蝕刻優(yōu)化？表面處理工藝是否正確，或者沉積工藝是否應優(yōu)化？
再以EUV為例，該技術是整個半導體行業(yè)的巨大推手，也是晶圓步進機領域的一個重要階段。涉及的專用技術就包括EUV沖洗、EUV底層、EUV專用金屬氧化物前體、定向自組裝（DSA）技術。
Nambiar認為，半導體制造領域的創(chuàng)新未來將越來越多地在基于材料科技的原子級超精密工藝領域實現。隨著摩爾定律的不斷發(fā)展，默克未來的材料創(chuàng)新方向一個是圍繞存儲、邏輯芯片結構、以及封裝領域的3D結構化趨勢，另一個是“自下而上的方法”，即通過在材料和工藝中構建“智能”，如該公司的材料定向自主裝（DSA）技術，以此來節(jié)省時間和成本，降低復雜性。
這種方法推動并建立在自動化和數字化的基礎上。
過去10年，由于材料相互作用影響先進技術節(jié)點中的設備產量，行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)需要新的方法。隨著該行業(yè)產能的不斷擴大，設備制造商和材料供應商對以可持續(xù)的方式解決這一挑戰(zhàn)的緊迫感日益增強。利用機器學習模型與全產業(yè)鏈整體數據集相結合——包括原材料、過程參數、已完成的良率分析證書參數和相關的晶圓廠數據——被視為一種主動識別材料與設備、晶圓加工過程相互作用的方法。
通過實際操作，默克正試圖努力破解關鍵原材料和過程中參數對晶圓廠生產工藝的影響。這一方法也使他們能夠以可持續(xù)的方式主動推動材料質量改進，并凸顯了材料供應鏈全面數字化的必要性。意識到緊迫性，默克正在為嘗試為其旗下全球主要的半導體材料工廠制定一個為期3年的自動化和數字化路線圖。希望可以利用更大的數據生態(tài)系統(tǒng)，快速解決現有和新材料質量的挑戰(zhàn)，也以此推動材料創(chuàng)新在半導體制造領域未來發(fā)揮更大的推動作用。
自下而上的方法也有利于整合。由于每個制造步驟都非常不同，并且使用不同的技術場景進行操作，參與者有不同的商業(yè)模式，進行整合非常重要。默克正試圖通過跨越多個步驟來填補這一空白，目前正在對幾個用例進行內部實驗，并對其進行驗證，希望在制造周期的不同階段整合材料、工藝、堆棧和設備的一系列技術。
為了實現創(chuàng)新目標，在研發(fā)上，默克每年在電子行業(yè)研發(fā)投入超過2.5億歐元。現在，他們開始在中國建設新的支點。默克意識到，今天的中國已經處于全球數字大趨勢的前沿。在幾乎所有的核心數字技術領域，從5G、虛擬現實、自動駕駛汽車、3D打印到機器人、無人機和人工智能都在穩(wěn)步發(fā)展，并已成為世界第一或前三。
“中國消費了全球約一半的芯片，但制造量不足20%。中國正在大力投資建設半導體工廠。我們相信，中國半導體行業(yè)的黃金十年剛剛開始。” Nambiar說道，“根據SEMI數據，中國已成為世界上增長最快的半導體材料市場——2020年為9.2%，預計2021年為12%。”
默克注意到中國在第十四個五年計劃中首次出現一整章關于數字化的內容，即第五章——加快數字發(fā)展，建設數字中國“，根據該計劃，中國的目標是建設一個更加數字化和創(chuàng)新驅動的經濟體。截止2020年，默克在中國的員工有4200多，銷售額達到25.3億歐元，較2019年增長超過10%，成為僅次于美國的全球第二大市場。從默克電子科技業(yè)務看，其中國員工超過500名，其中約200名來自原慧瞻材料。目前，默克在中國建立了3個顯示和半導體材料基地——上海金橋的液晶工廠、上海外高橋的交付設備工廠和倉庫、蘇州的光刻膠工廠。
截至去年，中國是默克電子科技業(yè)務全球最大的銷售市場，約占全球銷售額的1/4。其顯示材料全球銷售中約有一半來自中國市場。同時，半導體材料已成為默克在中國發(fā)展最快的業(yè)務之一，目前在中國為約100家芯片制造商提供150多種產品，涵蓋晶圓制造的每一個環(huán)節(jié)。
與之對應的是持續(xù)的投資。過去十年中，默克中國電子行業(yè)的投資額為1.3億歐元，約合10億元人民幣。最近的一個投資是去年底宣布的，在上海金橋樞紐建設一個電子技術中心，投資額為1.4億元人民幣。這將是默克公司在全球范圍內最新、產品覆蓋最全的電子材料實驗室。該中心將擁有全方位的電子材料分析、測試和采樣能力，并將重點關注各類半導體材料和有機級發(fā)光二極管（OLED）材料。
此外，默克在中國設立了種子基金，規(guī)模1億元人民幣。該基金屬于企業(yè)內部風投機構，主要面向電子科技、生命科學和醫(yī)藥健康三個領域。在電子科技領域，種子基金重點關注腦神經計算、先進封裝技術，新一代OLED顯示材料以及未來存儲技術。
在上海建立默克電子科技中國中心，是默克在中國建立的重要支點，和全球支點形成呼應，這些支點各有側重，包括：德國達姆施塔特總部的電子應用研究中心、圣何塞的原子工程卓越中心（進行薄膜應用研發(fā)與分子間技術相結合的研究，實現下一代設備新材料測試和沉積的無縫集成）、亞利桑那州Tempe的研發(fā)中心（半導體材料生產方面的研發(fā)）、日本靜岡（下一代電子產品前沿半導體和顯示材料的創(chuàng)新）、韓國Pyeongtaek技術中心（開發(fā)下一代半導體材料）、中國臺灣高雄（沉積材料研發(fā)）。
Nambiar相信中國半導體產業(yè)剛剛進入爆發(fā)期，并著手推行”智慧化本土策略“，希望實現其成為中國最本地化的全球領軍企業(yè)的目標，并期待在這一過程中可以發(fā)揮出重要的作用。
