随着半导体微细工艺竞争从3纳米迈入2纳米时代,定义芯片内部每个晶体管的工艺参数的重要性已提升至极端水平。在这一精细工艺中,一个具有决定性影响的关键因素便是“超纯水(Ultrapure Water)”。离子含量接近0%的超纯水是半导体清洗工艺中不可或缺的材料,而生产这种水的核心技术正是“离子交换树脂”。

三洋公司顺应这一超精细工艺的发展趋势,公布了面向超纯水生产的离子交换树脂产品线“TRILITE(트리라이트)”的技术规格及2纳米工艺应对战略。此次公布不仅是简单的产品宣传,更因在半导体材料国产化及提升全球供应链竞争力方面具有特殊意义而备受瞩目。

超纯水的技术要求界定超精细工艺

随着半导体工艺的日益微细,水中极微量杂质对芯片良率和可靠性的影响变得致命。特别是在2纳米等超精细工艺中,对硼(Boron)等特定杂质的管控标准变得极为严格。由于硼作为掺杂剂会直接影响半导体性能,因此需要将其控制在1ppt(万亿分之一)以下的精度水平 1, 2.

这种超纯水的制造工艺主要分为预处理、纯水制备和超纯水制备三个阶段。在最后阶段的抛光混床系统中,根据所需的纯度等级选用优化后的离子交换树脂,这成为决定半导体工艺质量的核心变量 2.

![Image: High-purity semiconductor manufacturing facility cleanroom with water purification piping system]

三洋公司“TRILITE”产品线的技术规格与差异化优势

三洋公司公布的面向超纯水的离子交换树脂“TRILITE”,是专为半导体及显示面板超纯水制造工艺优化的产品系列。该系列产品的特点是具备均匀系数1.1以下的高物理均匀性,并保证离子转化率H⁺达到99.9%以上、OH⁻达到97.0%以上 1, 2. 凭借这些特性,即便在高流速下也能维持较高的运行交换容量,从而实现高效的超纯水生产 2.

根据产品用途和所需纯度等级,该系列配备了细分化的产品线。用于一般电气电子的“UPRM100U”适用电阻率17.0㏁·cm以上的标准;用于显示面板和半导体的“UPRM300U”适用电阻率18.2㏁·cm以上且TOC(总有机碳)低于1ppb的管理标准。作为面向半导体的最高等级产品“UPRM400U”,在上述标准基础上进一步严格管控金属杂质,可实现对超微量离子和有机物的有效控制 2.

尤其值得关注的是作为应对2纳米工艺核心武器的“CLR-B3UP”。这是一款专用于去除硼的树脂,具备总交换容量0.9eq/L以上、硼交换容量0.4eq/L以上的性能。该专用树脂旨在有效控制硼杂质,从而延长抛光混床系统的使用寿命并提高工艺良率 2.

![Image: Close-up of high-performance ion exchange resin beads with semiconductor wafer background]

50年积淀铸就“均粒离子交换树脂”的技术基石

三洋公司的超纯水材料技术实力,源于其自1976年在国内率先开始生产离子交换树脂以来的悠久历史。公司于2011年成功研发出超纯水用离子交换树脂,为国内材料国产化奠定了基础,并由此实现了近期面向半导体产品的商业化 1.

实现这一技术突破的物理基础,位于群山地区年产能达2万吨的离子交换树脂工厂。该工厂规模居亚洲之首,是能够大规模生产高难度工艺“均粒”离子交换树脂的核心基础设施。据业界所知,全球能够生产均粒离子交换树脂的企业仅有4家 1.

据市场调查显示,全球离子交换树脂市场规模约为2万亿韩元,并保持年均4~5%的增长态势。特别是韩国国内超纯水市场预计将在2026年扩大至约1.5万亿韩元规模,这表明此前高度依赖美日企业的市场有望通过国产技术实现替代,从而带来重要机遇 1.

![Image: Large-scale industrial resin production plant exterior in Gunsan]

推动技术国产化的合作生态系统与战略布局

技术国产化的合作生态系统与战略布局

为致力于超纯水生产技术的国产化,三洋公司与韩成CleanTech签署了谅解备忘录(MOU),建立了合作体系。该合作模式表现为:由三洋公司供应离子交换树脂“TRILITE”,由韩成CleanTech负责设备设计及施工 1.

这种材料企业与设备企业的结合,不仅限于单一材料性能的突破,更被解读为加速“超纯水生产系统整体国产化”的战略举措。在全球循环经济和材料、零部件、装备(SoBaJang,即SBJ)国产化潮流下,这是韩国企业超越单纯制造、争取核心技术主导权的重要举措之一 1.

最终,三洋公司公布超纯水材料,不仅提出了应对半导体2纳米工艺技术要求的产品材料解决方案,还可被视为提升韩国半导体产业供应链稳定性与技术自给自足能力的重要里程碑。

参考资料

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