丹阳市
超硬材料工具商会
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把管制内容从解读的角度分三大类,即人造金刚石原材料和人造金刚石制成品以及制备高质量金刚石的DCPCVD设备和技术。原材料是指人造金刚石微粉、人造金刚石单晶这两类金刚石原材料。结合上制备高质量金刚石的DCPCVD设备和技术,针对的是原材料市场垄断地位下的统筹管制。原材料的出口管控相对广泛,可以说做原材料关联的都走许可流程。制成品包含人造金刚石线锯、人造金刚石砂轮。制成品管控极其精准,必须满足所有关联参数才需要许可,其实直接点说制品针对的就是半导体领域加工用金刚石线锯和减薄砂轮。
先说原材料。人造金刚石微粉:平均粒径 ≤ 50μm人造金刚石单晶:平均粒径 > 50μm 且 ≤ 500μm(明确排除用于装饰、首饰的培育钻石)人造金刚石微粉(平均粒径 ≤ 50μm) 和 人造金刚石单晶(平均粒径 > 50μm 且 ≤ 500μm) 的管制范围,几乎涵盖了所有常规砂轮、刀具、线锯等金刚石工具制造所需的关键原材料粒度范围。这意味着,几乎所有使用人造金刚石作为磨料的金刚石工具制造企业,其生产活动都会受到不同程度的影响。“培育钻石”被明确排除在管制之外,也说明了政策精准针对工业用途而非消费饰品领域。把人造金刚石全覆盖的管制措施如果长期,影响将非常巨大。相当于这次的人造金刚石原材料的管制措施是中国的第二个类似“稀土”的打法,利用行业的垄断优势来掌握主动权,这种做法更多的是对战略资源的管控和博弈手段,而不是针对某个行业的具体限制。这种管制措施下直接影响了国内人造金刚石厂家的出口业务。同时,进口金刚石厂家诸如GE、元素六、日进等也需要从中国购买基础金刚石再进行筛分、区分、优选加工后以自有品牌销售往全球各地,这其中也包含中国市场。这一招着实是捏住了牛鼻子,再加上溯源机制,各场景挺拿捏人的,难怪特朗普现在直接急了,各种失控,又要加征关税,贸易战感觉又来了。
其次,人造金刚石线锯。需同时满足:线径≤45μm、所含金刚石平均粒径≤8μm、破断拉力≤16N。注意是需要同时满足。金刚线典型的应用领域就是半导体、光伏、蓝宝石。三个限制条件组合起来,主要针对的是半导体领域的高精尖应用,在光伏和蓝宝石领域反而较为少见。请参考下表。应用领域典型线径范围典型金刚石粒径典型破断拉力受此次管制影响半导体晶圆切割40μm - 70μm通常较小(≤8μm)相对较低影响巨大(核心限制目标)光伏硅片切割40μm - 70μm(以50-60μm为主)通常>8μm通常>16N影响较小或不受影响蓝宝石切割180μm - 250μm通常>8μm通常远>16N基本不受影响为何针对半导体领域?半导体制造对切割的精度、损伤层控制和表面质量要求极高。极细线径(≤45μm):半导体晶圆(尤其是先进制程的硅片或第三代半导体材料如碳化硅、氮化镓)价值高昂,切割时的材料损耗(切口损失)必须最小化。更细的线径意味着更窄的切割缝,能保留更多宝贵材料,提升产出率。此外,细线径也满足了对超薄晶圆切割的需求。细微金刚石颗粒(平均粒径≤8μm):使用更细的金刚石磨料可以进行更精细的“磨削”,从而在切割后获得更光滑的切割面和更浅的损伤层。这能显著减少后续抛光、打磨的工序和时间,降低废品率,对于脆性易碎的半导体晶圆至关重要。较低的破断拉力(≤16N):破断拉力是线锯在断裂前所能承受的最大拉力。这个参数的限制间接指明了这类线锯需要在相对较低的张力下工作。高张力虽然能提高切割速度,但也会增加线锯的振动和晶圆的应力,可能导致微裂纹、崩边等缺陷。对半导体切割而言,切割质量和晶圆完整性远比切割速度更重要。低张力切割能更好地保护晶圆,但同时对线锯本身的均匀性和基础材料的强度提出了极高要求。
此次管制的三个技术参数组合,像一把精准的“钥匙”,锁定了特定的高端应用:高效且低损伤的半导体材料切割:线径和金刚石粒径的搭配,直接针对的是能够高质量、低损伤地切割半导体晶圆的线锯产品。破断拉力的限制则进一步明确了其适用于追求极致质量而非单纯追求速度的切割场景。超薄晶圆和先进封装应用:在先进的芯片封装技术(如晶圆级封装、芯片拆分)中,需要将晶圆减薄到非常极致的程度(几十微米甚至更薄),并使用极其精细的切割工艺。符合上述参数的线锯正是为此类高难度作业准备的。除了半导体,这种高精度的线锯也可能应用于精密光学器件 、医疗微型器件等同样对切割质量和精度有严苛要求的特殊领域。至于对光伏和蓝宝石行业影响较小。虽然光伏硅片切割也大量使用金刚石线锯(线径通但为了追求切割效率和成本,普遍会使用线径稍粗(例如主流在50-60μm)、金刚石颗粒稍大(以提升切割速度)、破断拉力更高(以承受更高切割张力)的线锯。因此,≤45μm的极细线并非主流选择。蓝宝石切割(用于LED衬底、手机屏幕等)通常使用 线径更粗(180-250μm)的金刚石线锯,因为蓝宝石材料极其坚硬,需要更粗壮、拉力更强的线锯来保证切割效率和稳定性。此次管制的参数远低于蓝宝石切割的常规要求 ,故基本不受影响。中国金刚石线锯市场头部集中效应明显,主要份额由美畅、高测、岱勒等上市公司占据。在半导体这一高端领域,国内企业已实现从0到1的突破,并在8英寸及以下晶圆切割中占据了可观份额,但在最顶尖的12英寸大硅片等领域,仍在努力追赶国外领先企业。整个行业正朝着更细、更精、更强的方向发展。中国金刚线头部制造企业在半导体领域的直接出口占比非常少,其主要产能和出口都集中在了光伏行业。所以管制政策对现有国内金刚线企业的业务影响非常有限。
再次,人造金刚石砂轮。政策对“人造金刚石砂轮”的管制,规定了三个必须同时满足的条件:金刚石齿硬度 ≤ 30 HRB所含金刚石平均粒径 ≤ 5 μm最高工作速度 ≥ 40 m/s请注意,措辞是三个必须同时满足。同时满足这三个条件的金刚石砂轮,其主要且最典型的应用就是半导体晶圆减薄砂轮。在半导体制造中,晶圆(尤其是先进制程所需的大尺寸硅片)在封装前需要进行背面减薄(Back Grinding),以达到所需的厚度(通常减薄到100μm以下,先进封装甚至要求低于50μm)。这个过程对砂轮有极其苛刻的要求:极高的平整度和一致性:需确保减薄后晶圆的厚度均匀,不能有塌边、裂纹等缺陷。这就要求砂轮本身的金刚石颗粒极细(≤5μm)且分布均匀,才能实现纳米级的表面光洁度(Ra<0.1μm)。
极低的加工损伤层:砂轮在高速磨削时必须足够“柔软”(硬度≤30 HRB的树脂结合剂是常见选择),以保证良好的自锐性,避免钝化的磨粒挤压晶圆表面产生微裂纹和应力损伤层(Subsurface Damage, SSD)极高的转速和稳定性:≥40 m/s的工作速度(约等于2400 m/min的线速度)是现代超精密磨削为实现高材料去除率、低单颗磨粒切削力和良好表面质量的关键技术指标。同时,砂轮必须具备极高的动平衡精度(偏差需控制在0.05mm以内),否则在高速旋转下的微小振动都会导致晶圆破碎或精度超差。除了半导体晶圆减薄,满足这些参数的砂轮也可能用于其他超高精度、低损伤的磨削场景,例如精密光学元件(如激光器的镜片、透镜等)的最终抛光、航空航天领域某些高温合金零部件的超精加工、医疗植入物(如钛合金关节)的表面精磨等。但必须强调的是,这些应用领域的规模和重要性远不能与半导体行业相比。因此,这项管制的核心目标和主要影响对象,毫无疑问是半导体制造领域,旨在限制国外获取可用于高端芯片制造的尖端超精加工工具。同时,在半导体减薄工艺方面,国内生产的设备和砂轮距离进口成熟产品的差距还是非常明显,进步空间还很大。其实国内此类产品的出口原本应该就不多,影响其实并不大。在和大家讨论的过程中,会有朋友担心目前管制内容中人造金刚石砂轮这项内容执行环节的标准以及检查手段还不够明确,比如砂轮硬度的检测、砂轮制品的金刚石粒径检测、最高工作速度更是会有矛盾点(厂家砂轮出厂一般不同结合剂不同用途都会有默认或建议的线速度,比如建议最高工作速度40m/s,但终端客户使用的时候实际用到了60m/s,这种情况怎么定呢?砂轮都做下极限测试?背景条件是什么?)这个内容或许后续官方会有更多解读和指导文件,只希望不要过于严苛导致其他超硬砂轮的出口也被很多涵盖其中。从指标选择来看,个人认为结果对砂轮厂家应该是可以乐观预期的,非减薄砂轮大概率可以被排除。砂轮结合剂硬度的规定可以排除电镀结合剂、金属结合剂砂轮,因为电镀、金属结合剂的硬度远大于30HRB。低于30HRB这个硬度下更多的是正好用做减薄砂轮的陶瓷、树脂结合剂。金刚石平均粒径 ≤ 5 μm,相当于3000#及以上粒度,常用的树脂工具磨砂轮极少涉及这个粒度,更重要的是工具磨砂轮的的线速度往往远低于40m/s,审查的时候会后期肯定砂轮制造厂家要以产品检查成绩书中包含线速度、粒度、硬度内容,审查会以检查成绩书为准也就是以厂家标准为准,不能以不符合常规要求下的极限特殊加工速度为准。而砂轮制造厂家要为自己提供的检查成绩书负责。稍有顾虑的是,航空航天领域、钻石加工领域等会涉及到陶瓷金刚石砂轮细粒度、高线速度加工的情况,这种情况大概率只能通过自证清白来解决了。政策的目的是精准打击,而非扼杀所有高端工业应用。只要企业能够 通过完善的内部管理和充分的文件证明,向监管部门清晰展示其产品的最终用途是合法、合规的民用高端制造,而非涉及国家安全的敏感领域,那么继续获得出口许可是完全有可能的。
最后,DCPCVD设备和工艺技术。直流电弧等离子体喷射化学气相沉积(DCPCVD)是一种在高温、高真空或特定气氛环境下,利用直流电弧产生的高温等离子体射流,将气相中的碳源(如甲烷、氢气)在特定基底上沉积出金刚石膜或大尺寸金刚石单晶的先进技术。直白点说,这个技术就是用来高效研发高质量、大尺寸金刚石材料的技术,说到底还是和前两项类似的金刚石原材料。只不过这类金刚石成本更高、价值更高。DCPCVD是一种具体的化学气相沉积技术,用于制备CVD金刚石。我们日常工业领域最常见的应用应该是蜗杆磨滚轮产品为了提高产品强度提升支撑力,在滚轮尖角位置安插大颗粒的CVD金刚石用做加强石。这类金刚石材料并非常见的珠宝首饰用培育钻石(后者通常采用高温高压法-HPHT或微波等离子体化学气相沉积法-MPCVD),而是指具有超高热导率、极高硬度、优异光学透过度和半导体性能的功能材料,主要用于高精尖的工业、半导体、科技和国防军工领域,这也是本次被纳入管制范围的原因之一。设备及工艺全部纳入管控可见管制的针对性之强。
信息来源:杨璟玮
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