磷化铟系列调研(6)：100G EML与低功率CW的DPW口径，Wafer Sort可靠性导致“理论切割数”与“平均有效产出”背离，衬底锁单备料与国产供应替代调研纪要总结 DPW 与尺寸口径:专家称可用 DPW 方法测算,两寸当量以 100G EML 为例典型尺寸 0.25×0.5mm,100mW 以下 CW 约 0.25×1mm;切割道间隔若设备好可到 30 微米,差则需 50 微米甚至 100 微米,且晶圆外圈会留边不用;在该假设下,两寸当量 EML 理论可切 7000~8000 颗｡ “EML 产出更少” 的原因:专家认为正常批产下 “EML 一片 600 颗､CW 一片 5000 颗” 不合理;若真的 “平均每片仅几百颗”,那么核心解释在于 EML 可靠性与 Wafer Sort,部分晶圆性能达标但可靠性不合格会整片报废,报废批次把平均产出显著拉低;报废最多的环节是可靠性挑战,而非外延炉子本身｡ 衬底为何仍缺､以及结构性分化:专家称衬底目前确实缺,主要因为大量产能被提前锁定作为备料,芯片厂担心供应链而提前采购;各家扩产激进但新线周期按年计,且芯片厂更倾向等衬底稳定后再放量采购｡EML 厂商缺得更明显,原因是流程更长､平均良率更低,需要为交付备几倍衬底｡

专家观点 Bryce:展望一片两寸当量的磷化铟衬底到底能够切多少颗 EML 和 CW?或者 die size 大概是多少? 这个切多少片,其实有一个 DPW 计算公式,或者说有一个计算方法｡严格来说,取决于芯片本身的尺寸｡以 100G EML 为例,它的尺寸和 200G EML 其实是一样的,典型尺寸是 0.25 乘以 0.5 毫米｡CW Laser 的话,通常 100 毫瓦以下的大概是 0.25 乘以 1 毫米｡ 切割道的宽度也是一个因素,如果设备好,芯片之间的间隔区放 30 微米就够了,工艺不太好时可能需要 50 微米甚至 100 微米,这样切出来的数量就会少一些｡另外,晶圆虽然面积固定,但很多厂家会在晶圆外部留一圈不用,这部分不会用于生产,所以切除量也会减少｡ Bryce:您听到业内一般怎么说,比如以 100G 的 EML 为例,一片两寸当量的磷化铟衬底到底可以切多少颗? 两寸的话大概可以切 7000 到 8000 颗｡ Bryce:个人这里还是有疑惑｡从数据上看,EML 芯片的尺寸比 CW 更小,理论上 EML 确实能切得更多,但也有信息说,考虑到各种工艺良率后,EML 一片两寸当量大概只有 600 颗,反而 CW 可能有 5000 颗｡然后从行业现象来看,如果 EML 真的一片两寸能切七八千颗,现在应该不会缺衬底｡ 切出来的数量一定是 EML 比 CW 多,这是肯定的｡EML 芯片尺寸更小,不可能切出来的量还没有 CW 多,这在物理上或计算方法上都是不成立的｡之所以 EML 的产出量少,是因为 EML 的良率太低了,只能从良率上来解释为什么切出来多,实际产出却少｡ Bryce:EML 的良率低,具体是在哪一段良率低?比如从投料到多晶､多晶到单晶､单晶到衬底､衬底到外延,是哪一段? 讨论的其实不是一片能产出多少,而是平均下来一片的产量｡芯片产出后,前面环节都没问题,到了做 Wafer Sort,也就是晶圆级认证时,有些晶圆虽然切出来很多,性能也达标,但 Wafer Sort 的可靠性不合格,这一整片就直接报废,产出为零｡如果 EML 的可靠性或工艺､设计在可靠性上有风险,产出量就会极低,导致平均每片只有 600 颗,这和具体厂家的 Wafer Sort 结果有直接关系｡ Bryce:您觉得切 EML 产出 600 颗､CW 产出 5000 颗,这样的数据合理吗? 对于正常批量生产来说,这肯定不合理｡但具体还要看你问的专家是国外芯片厂还是国内芯片厂｡ Bryce:个人记得是外延在衬底上生长,外延之后最终产出是考虑所有情况,而不是单片衬底的情况｡是不是 EML 外延那一侧良率比较低? 不是说外延良率很低,有时候即便外延有问题,在外延阶段也不容易筛选和测试出来,必须等到后续打 bar 或者外延后道时才能发现问题｡外延有自己的筛选办法,但这种筛选对整个芯片制程来说并不彻底｡ Bryce:假设 EML 几百颗的量级不太合理,几千颗才合理｡如果一片两寸当量能产出 5000 颗,比如 5000 万颗芯片只需要年产 1 万片磷化铟衬底?以 1 万片磷化铟衬底就能供应这么多光模块,像通美年产量有几十万片,所以不理解为什么一直说缺货,而且大厂都在抢｡ 这就说明刚才讨论的单片平均产出 5000 颗的数远远高于实际情况｡ Bryce:所以实际产出是多少? 芯片厂的制程环节很长,工艺点多,某一批次或同一炉如果出问题,可能整批都有问题｡在实际生产过程中,Wafer 和物料､工艺都需要有冗余量｡ Bryce:您是想表达,理论上如果一切顺利确实能产出几千颗,但实际生产中有很多炉子会报废,平均下来每片可能只有 600 颗｡有效的炉子能产出几千颗,但被报废的炉子拉低了平均值,是这样吗? 是,这样理解是合理的｡ Bryce:产出率能衡量吗? 其实影响最大的不是炉子,炉子只是外延环节(MOCVD),更多还是后道工艺,比如光刻､去刻蚀､镀膜､杂质引入､做电极､金属沉积等,这些都可能导致后续不能使用｡现场炉子的问题影响不大,芯片厂最担心的是 Wafer Sort 的可靠性｡有些缺陷在测试时完全没有异常,但经过极限条件(电流､温度､高温高湿等)挑战后,缺陷会被放大,可靠性就会表现出不稳定｡对于不稳定的产品,芯片厂一般会集中批量报废｡所以报废最多的环节是可靠性这一项,而不是性能是否达标｡ Bryce:您觉得现在从两个方面来看,第一,磷化铟衬底到底缺不缺?缺的话有没有结构性分化,比如尺寸(2 寸､3 寸､4 寸)或产品(CPO 高功率､CW､EML)?第二,芯片端,您觉得 2026､2027 或 2028 年 EML 和 CW 会不会缺? 首先回答第一个问题,衬底目前确实是缺的｡大部分产能被提前锁定作为备料,虽然大家都在大量采购,但这些物料还没有完全用于实际生产,更多是出于供应链担忧｡各家都有激进的扩产计划,对量的需求很大,加上国外主流供应商产能受限,所以衬底供应量有限,现在来看是明显缺的｡尤其是做 EML 的厂商,这种情况更明显｡ Bryce:为什么做 EML 的厂商缺得更明显? 因为 EML 的流程更长,平均良率更低,很多厂商不得不为 EML 备上几倍的衬底数量,以备交付｡ Bryce:您觉得这种备料提前锁单,如果未来供给迅速扩大,无论是设备台数还是良率提升,有可能砍衬底订单吗? 但这个周期对芯片厂商来说是等不起的｡即使现在的衬底生产厂商很稳定,想扩新线,周期也是按年来计算的｡ Bryce:业内衬底厂商不是在努力提高良率吗? 光芯片对衬底的均匀度和要求很高｡即使新扩的产能合格,大部分芯片厂商还是希望在衬底稳定后再采购｡ Bryce:您觉得这种要求高和之前碳化硅在 2021 年时,很多中国厂商进入车厂,车的要求也很高,这两者有可比性吗? 车的要求高主要是对可靠性的要求高,但对参数的要求没法和光通信相比｡碳化硅是功率器件,评价手段相对粗放｡光芯片则要从光栅极光谱等方面评价,非常敏感,工艺和衬底､外延工艺都会被光放大｡某些缺陷对功率器件来说没问题,但对光通信尤其是 EML 来说,参数稍有波动就不合格,更不用说可靠性了｡车规级只是可靠性认证比光通信稍高一点｡ Bryce:国产的锁单锁的是哪家厂商? 国产芯片厂商目前主要还是北京通美和鑫耀两家｡住友在国内主要优先供应大客户,比如 coherent､lumentum､博通｡ Bryce:从衬底资源来看,鑫耀和通美无论是在产品尺寸还是可靠性等方面,相较于住友还是有一定差距? 鑫耀的 6 寸片刚刚起步,虽然他们宣称已经小批量量产,但实际上还处于初级阶段,而住友的 6 寸片已经是成熟的批量生产状态｡从技术规格和先进性来看,住友无疑有更深的积累｡国内厂商的优势在于产能不受限,但在技术和工艺设计细节上仍存在差距｡ Bryce:外延现在是公司自己做吗?如何评价鑫耀和通美?未来国产厂商会成为国产芯片厂商的主力衬底供应商吗? 外延公司自己做,也有外购｡目前来看,国产厂商有望成为国产芯片厂商的主力衬底供应商｡住友在晶体工艺､表面粗糙度､位错缺陷等方面仍领先国产厂商,国产厂商还需要追赶｡从技术上讲,住友依然有优势｡ 但住友面临原材料限制,尤其是纯铟元素受限,扩产难度较大,这为国产衬底厂商提供了很好的切入机会｡现在国产衬底厂商正积极扩产,配合国内外芯片厂商的需求｡如果这种趋势持续,预计五到八年后,工艺差距会逐步缩小｡目前国产供应商的优势在于扩产没有上限,主要取决于进度和周期｡ Bryce:之前有新信息说住友受到原材料的影响其实还好｡ 住友目前的产能并未受限,现有产线的原材料供应正常,生产并未停产或减产｡但原计划在 2026 年的扩产计划几乎被取消｡通美则没有受到类似住友那样的限制,依然可以获得纯铟供应｡ Bryce:海外是否有在建磷化铟生产厂商,除了鑫耀､先导这些大陆公司之外? 衬底方面没有听说海外有新建厂商,但最近了解到 IQE 在扩展外延产能｡ Bryce:鑫耀的产品如何?感觉能用吗? 鑫耀的产能还可以,有部分资本来自 H 公司,推动其 6 寸工艺升级｡公司也用过他们的产品,整体表现还可以,国产产品并没有想象中那么差｡

温馨提示：内容源于第三方以及公开平台，仅供用户参考，恕本平台对内容合法性、真实性、准确性不承担责任。如有异议/反馈可与平台客服联系处理（微信：_LYSD_）。