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【深度】太阳能硅片线切割设备国产化的现状和趋势

2016-03-17 00:16
姚看江湖
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  一、 多线切割技术的发展历史

  首先简单介绍一下人类历史上的线切割历史:

  公元前2000年:古埃及人用混合了水和沙的绳子切割石头

  公元19世纪:意大利人用缆绳切割大理石

  公元20世纪20年代:第一次有人申请了用绳切割约一英寸厚的大尺寸大理石片的专利

  公元20世纪60年代:第一次出现用线的往复运动来切割水晶片

  公元20世纪70年代:利用线的往复运动来切割1-2英寸的硅片

  在上世纪80年代以前,人们在切割超硬材料的时候一般采用涂有金刚石粉的内圆切割机进行切割。然而随着半导体行业的飞速发展,人们对已有的生产效率难以满足,同时由于内圆切割的材料损失非常大,在半导体行业成本的摩尔定律作用下,人们对于降低切割成本、提高效率的要求越来越高。多线切割技术因此而逐步发展起来。

  多线切割的基本原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃料对硅棒进行摩擦,从而将硅棒等硬脆材料一次同时切割为数千片薄片的一种切割加工方法。多线切割由于其更高效、更小切割损失以及更高精度的优势,对于切割贵重、超硬材料有着巨大的优势,近十年来已取代传统的内圆切割成为硅片切割加工的主要方式。

  在2003年以前,多线切割主要满足于半导体行业的需求,切割技术主要掌握在欧、美、日、台等国家和地区,国内半导体业务以封装业务为主,上游的晶圆切割技术远远落后于发达国家和地区,相关的设备制造研发也难有进展。

  2003年随着太阳能光伏行业的爆发式增长,国内民营企业的硅片切割业务迅速发展起来。大量引进了瑞士和日本产的先进的数控多线切割设备。国内设备制造企业也看到了这个巨大的商机,纷纷投入资金和人力物力进行技术研发。但大多数都是仍以仿制为主。

  2009年开始有一些厂家开始尝试将在其他行业比如蓝宝石切割使用的金钢线切割技术引入到硅片切割领域来,本文在这里将不对这方面的设备展开讨论。

  二、 多线切割设备的国产化道路充满了坎坷

  多线切割设备为国际三大厂统治

  目前全球的多线切割设备主要为瑞士的HCT、Meyer Burger(梅耶博格)和日本的NTC所统治。瑞士的HCT、梅耶博格最早在上世纪80年代就推出了线切割机,主要为半导体行业所用。

  在国内光伏行业切片领域,到2009年底国际上影响力最大的三家设备供应商在中国市场产能中差不多是三分天下,NTC的份额稍微高一点。下图是国内线切割设备数量的一个变化趋势图。其他包括国内品牌和国外进口的其他小品牌。

  1.HCT简介:

  HCT在1983年推出第一台线切割机后14年里才累计卖出了100台设备,在随后的6年里又累计卖出了150台。太阳能光伏市场在2003年启动以后,HCT针对市场需要在2005年推出了世界上最大的太阳能硅片线切割机B5。而HCT在2006年里一年的销售量就突破了100台。HCT在2007年被美国的应用材料收购。

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