【求是芯星】苏州群萃材料科技有限公司创始人吴赟

被访嘉宾简介 

 

吴赟学长（简称吴赟，下同）2002年本科毕业于北京理工大学自动控制专业，曾供职于过滤器品牌厂商Pall（颇尔）长达15年，先后负责不同区域及细分行业客户。于2020年在北京创办群萃科技有限公司，围绕半导体和生物医药领域提供过滤器解决产品方案。在近20年的职业生涯中，吴赟始终坚守过滤器领域，深知产业现状和客户痛点。吴赟既拥有扎实的外资历练又经历创业维艰，欢迎您与我们一起听吴赟分享他对过滤器产业的理解和群萃团队的创业故事。

 

求是缘：您如何解读“我国半导体零部件的发展水平→半导体设备研制水平→集成电路先进制造工艺水平→电子信息安全水平”？

 

吴总：根据全球整体市场规模从大到小来看：芯片（集成电路）最大，约6千亿美金的市场规模；半导体制造（包含设备）约千亿美金市场规模；零部件则有500-600亿美金市场规模。

 

半导体制造的基础是材料，而半导体设备的基础是零部件。半导体设备主要是由“硬件+软件”构成，零部件发展水平直接制约半导体设备迭代的速度。零部件、材料所包含的细分种类众多，不同细分门类的国产供应商发展水平参差不齐。涉及先进工艺制程的零部件和材料，基本上都是依赖进口，比如真空泵、流量计、管道阀门、电源、过滤器等。大部分国产零部件已能够支撑90-65nm制程。

 

以过滤器来举例，28nm制程的前道Track（涂胶显影设备）、湿法设备匹配的过滤器，最小精度达到10nm；14nm制程的过滤器最小精度达到5nm，在这一精度范围内，绝大部分依旧依赖进口的产品。

 

电子材料（电子化学品）的研制过程中需要使用大量的过滤耗材，因此电子材料某种程度上受到过滤耗材的掣肘。以光刻胶为例，开发ArF光刻胶所匹配的过滤器最小精度是2nm，缺少有效的过滤手段会对光刻胶的品质造成影响。

 

国产零部件厂商绕不开另外一个问题是“专利壁垒”。零部件友商已围绕其产品体系构筑起密实的专利网络，比如材料、外形、接口等，后来者很难绕开。因为这些专利壁垒都是与产品设计紧密绑定的。不符合专利接口设计，产品就很难转化卖给客户，反之就要面临专利诉讼风险。

 

在8吋Fab中，国产过滤器铺得比较广，但在12吋Fab中应用面相对较小。这也意味着当我们12吋Fab想要强调“国产化”时，必然会被零部件的发展水平“拖后腿”。但如果我们的零部件自一开始就没有机会进入到先进工艺节点验证，与先进工艺之间的差距则会越来越大，后续很难再有赶超机会。业界乐观派认为，国内外零部件差距需要5-8年才能逐渐缩小（乃至追平）；但保守观点认为，至少要10-15年。

 

基础材料→零部件→设备→芯片制造→信息产业安全，一环紧扣一环。如果要想真正实现上层信息产业安全，必须要在材料、零部件、设备、制造等方面都实现突破，每一环皆不可“掉链子”。

 

求是缘：不同的应用领域：硅基半导体、三代半、太阳能光伏、显示面板和生物医药等会在生产过程中大量地使用过滤器。不同应用领域对过滤器的要求有哪些明显的差异？

 

吴总：过滤器过滤的流体介质包括液体和气体等。过滤器的开发、设计和参数都是基于客户的需求，下游应用领域需要处理的流体决定了与之配套的过滤器的参数要求。

 

硅基半导体是过滤精度要求较高的一个领域，过滤的效率要求99.98%以上。硅基半导体制造一直追求更先进的线宽工艺，其核心工序集中于薄膜、光刻、刻蚀和清洗等工艺。比如Track设备上光刻胶、显影液的过滤，刻蚀设备上气体的过滤，清洗设备上化学品的过滤等。硅基半导体工艺在意过滤器的过滤精度、不纯物析出（包含金杂析出、有机物析出、阴阳离子析出）、耐高温、耐腐蚀性等指标。目前用到的过滤器最小精度是1nm, 金杂析出和有机物析出的 ppb数值要求范围被限制在个位数以内。同时过滤器还要具备耐强酸、强碱溶剂，耐高温 ≤180℃（湿法清洗制程的高温），过滤器的主要材料是PFA、PTFE和HDPE（高分子聚乙烯）等。

 

三代半导体（化合物半导体）如砷化镓（4/6吋）、碳化硅（6/8吋）对过滤器的需求类似于硅基半导体6/8吋的需求，匹配的过滤器精度为100nm(0.1μm)及以上，化合物半导体中有机溶剂工艺会使用金属过滤器，具有高容污耐腐蚀等特性。

 

光伏行业对抛光清洗的要求相对较低，对于过滤器的要求也较低，其过滤精度要求介于微米级别。

 

显示面板领域可分成LCD和OLED两个方向。LCD是沿着5（4.5）代线→6代线→8.5代线→10.5代线往前走，工艺从铝制程为主过渡到铜制程为主。不同于半导体用的单只过滤器，其典型处理流量是约20L/min(分钟)，面板行业常用的单只过滤器流量约200-400L/min，对应的过滤器外形尺寸也比半导体行业大且更换频率高。围绕 LCD 面板客户，单只过滤器最大处理的流量达到900-1000L/min, 精度保持在0.1μm及以上。

 

另外一个方向是OLED，OLED亦是呈现“面板半导体化”趋势。虽然OLED工艺以 6代线为主，但其对过滤器的要求却达到纳米级别，匹配的过滤器精度达到50nm甚至更精细。其生产制造工艺中的蒸镀工艺（在玻璃表面上成膜）、湿法刻蚀工序需使用多种高腐蚀性电子化学品材料，因此OLED工艺中的过滤器多是耐腐蚀的全氟材料。

 

继OLED之后，显示面板的演变路径再往前发展就是MiniLED和MicroLED. MicroLED的生产工艺更接近硅基方向，我们几乎可以把MicroLED制造工艺和半导体硅基制造工艺等同起来，对过滤器的要求亦然。

 

半导体制造的大逻辑是在衬底（硅片）上通过不同的制程工艺最终在其上形成电路。生物制药的生产制造逻辑则完全不同，它是一个发酵和流体管理的过程，数千升的发酵液通过多道浓缩、纯化工艺，最后得到数升的疫苗或单抗。生物制药行业关注的是浓缩、澄清和纯化。过滤介质包含细菌、支原体和病毒等，过滤精度以0.2μm 、0.1μm 和 20nm 为主。考虑到大部分药品是直接注射进入人体，因此生物医药领域更在意过滤器以下指标：细胞毒性、蛋白吸附特性、拦截效率和灭菌处理方式。病毒过滤器对病毒的拦截效率需达到100%，除菌过滤器均须经过灭菌处理方可使用，过滤器材料需要耐受高温灭菌或伽马辐照。

 

生物制药领域除过滤精度外，且关注生物安全性（如细胞毒性、蛋白吸附和绝对的拦截效率）。而半导体关注的是高精度和高洁净度。

 

不同下游客户领域的特殊应用和外围的工艺处理，决定了我们过滤器的开发方向。因此，过滤器厂商内部针对半导体和生物医药两条产品线在洁净间、产品开发设计等部分基本上是完全分开。

 

求是缘：您能否以Fab前道主要的工艺设备为例，来为我们讲一下半导体设备零部件的产品分类，以及其大致的市场需求规模？

 

吴总：Fab半导体前道使用过滤器的工序大致可分为五大块：湿法工序（湿法刻蚀、清洗、电镀）用的化学品过滤器，光刻工序用的光刻胶和涂胶显影液的过滤器，干法刻蚀和薄膜沉积等工序用的气体过滤器，超纯水用的过滤器，CMP用的过滤器。

 

 

清洗工序的过滤器，其作用是过滤工艺化学品中的大颗粒，匹配的过滤器是全氟材料；干法刻蚀和 CVD工序的过滤器，则主要是使用气体过滤器来过滤掉气体中的颗粒；涂胶显影的光刻胶过滤器要过滤掉颗粒和柔性Gel，光刻胶过滤器的外形结构设计不同于其它过滤器，采用“卡扣式”设计便于客户快速完成替换安装;CMP工序的Slurry（研磨液）里的颗粒含量高，对过滤器的要求是拦截大颗粒但保留有效磨粒，CMP过滤器多采用“一体式更换”设计方案，方便客户快速地完成更换且不产生泄漏。

 

不同工序对过滤器的使用要求和更换频率也不同：湿法工艺（清洗、刻蚀、电镀）消耗了近50%的过滤器采购预算，湿法化学品过滤器的更换周期是3-6个月；光刻工序的Track（涂胶显影）机台上需要用到几十甚至上百只过滤器，更换周期是2-3个月；CMP工序则会随着3D NAND的内部层数增加而产生大量的过滤器采购需求，更换周期是3-6周。

 

气体过滤主要是出现在干法刻蚀、CVD、掺杂等工序，包含大宗气体和特气两大块，气体过滤器的精度要求更高但更换周期较长，通常在一年以上。

 

纯水分为工艺用水和动力用水，纯水的使用量和工厂产能直接正相关，匹配的过滤器更换周期约1年。

 

过滤器的用量和单价会随着先进工艺节点（14nm→7nm→5nm→3nm）的演进而翻倍增加，前道工艺的精度越高，过滤器的更换频率就越高；不同工艺节点之间的过滤器单价是呈现倍数级飙涨。2022年中国半导体Fab前道过滤器需求约45亿元，全球约500亿元。

 

求是缘：在Fab晶圆厂前道制造工艺中，哪些工序会使用过滤器？不同的工序、不同的工艺节点对过滤器的指标要求有何不同？

 

吴总：我们根据Fab客户的需求，可将Fab中的过滤器应用划分为五大类：化学品过滤器、光刻过滤器、气体过滤器、CMP过滤器、超纯水过滤器。

 

 

化学品过滤器适用于湿法工序中的高温、酸碱为主，因此过滤器必须要能耐强酸腐蚀，耐高温，控制金杂析出。通过对过滤器膜材料的研发革新，确保不会因孔径精度的缩小而大幅缩短过滤器的寿命。

 

光刻过滤器应用于光刻工序中的涂胶显影工艺。光刻工序对过滤器的要求是：不仅要能拦截刚性颗粒，还要能拦截柔性Gel。

 

气体过滤器过滤的颗粒精度在3nm以上。气体过滤器有两个显著的特点：耐压和小型化。工艺特气不仅需要经过过滤，还需要通过纯化来吸附特气中的水气、一氧化碳和二氧化碳等。

 

超纯水和过滤相关的用途如下：过滤、纯化和脱气。过滤是去除水里的刚性颗粒，纯化是去除水里的金杂，脱气是去掉水里的氧气。

 

CMP过滤是基于其内部层层叠叠总厚度达1.5-2厘米的纤维结构来拦截颗粒，目的是要把Slurry里有效颗粒保留下来，同时去除无效大颗粒，避免其落在硅片上划伤其表面造成缺陷。

 

求是缘：沿着过滤器产业发展的时间轴，您能否为我们简要介绍一下全球主要区域过滤器友商的成立背景和发展历程？

 

吴总：我们谈论半导体过滤器发展史时绕不开的两家公司：Pall和Entegris。Pall公司最早孕育于美国军方的“曼哈顿计划“项目，创始人Pall博士于1946年在美国正式成立Pall公司，服务的客户横跨军工、半导体和生物医药等领域，在半导体领域特别是在光刻领域拥有深厚的产业生态渊源。

 

Entegris在1966年成立，通过一系列收购案成为了提供先进材料和制程解决方案的国际知名提供商。特别是在半导体领域，Entegris已成为核心制程的主要零部件提供商之一。

 

国内较早的过滤器友商杭州科百特成立于2003年，科百特作为国产过滤器的代表，为半导体工艺的自主过滤器供应链安全做出贡献。

 

求是缘：您能否再从过滤器供应链的视角，剖析咱们国产过滤器产品在其上游供应链方面还存在哪些隐忧？

 

吴总：从结构上来看：过滤器分为三个部分：外壳（骨架）、滤膜（血液）、O-ring密封圈等，滤膜和氟材料的确存在供应链隐忧。

 

围绕先进工艺制程用的滤膜的供应主要来自美国和日本供应商。Entegris和Pall两家过滤器厂商拥有自己的滤膜研发和生产团队，但先进滤膜不对外销售。独立的日本滤膜供应商在某些应用上有其优势。

 

面向先进工艺节点的氟材料（PFA）主要来自科慕、大金和Solvay等。

 

基于材料层面的突破是一个漫长艰苦的过程，虽然国产含氟材料也在逐步成长，但要实现批量供货的稳定性和一致性仍需较长时日。

 

作为“软实力”的封装和清洗工艺，也是体现know-how所在。我们联合产业伙伴如上海集成电路材料研究院来深入合作过滤器产品开发，以此来进一步迭代优化我们的半导体的过滤器方案。

 

作为零部件厂商，过滤器团队仅靠自身力量是无法真正实现工艺突破，必须要紧密结合下游应用才行。我们希望能与客户建立起深度合作开发的伙伴关系，能进入到客户的研发体系中去，充分了解测试环境和测试要求。唯有如此，才能真正做出符合应用工艺的零部件和材料，尽量缩短开发进度。比如面向光刻工序，过滤器厂商自己不大可能搭建一个黄光区，还需要联合光刻工序的涂胶显影设备、光刻胶厂商合力，紧密围绕工艺应用来定制配套开发。

 

求是缘：您当初为何选择继续在过滤器领域创业？您能分享一下公司成长和创业心路历程吗

 

吴总：在过滤器行业从业多年，我相信能坚持在半导体设备、零部件、材料领域创业的大部分人是有情怀的，是希望能去突破，去做一些对产业有价值的事情。不然也很难坚持下来，因为在半导体领域创业，实在太难。

 

我们选择创业是希望能将自己在过滤行业积攒的know-how和资源能继续服务好客户。创业三年来，我们一方面保持和前端客户紧密互动，深入了解其研发和生产工艺；另一方面持续搭建并夯实后端的生产、运营体系。前后端团队合力逐渐实现了产品的稳定度。未来，我们还会联合生态伙伴围绕材料方向去做进一步的探索。

 

凡是创业，皆不可能一帆风顺，我们创业3年多来也是经历各种困难。创业的困难主要体现在两个方面：首先是缺乏下游客户的工艺验证或联合工艺探索的机会。这应该也是大部分国产设备、零部件和材料创业团队遇到的共同问题：如何解决下游客户对国产设备、零部件和材料的信任问题？如何说服量产型客户给予国产设备零部件和材料首次DEMO（Qualify）机会？

 

作为国产零部件创业团队，我们希望能够更好地融入到客户的研发和生产体系中来，全力配合客户的战略、质控和生产成本来配合客户，提供匹配的过滤器解决方案。

 

其次是来自上游供应链的困难。上游原材料难买，特别是涉及到先进工艺制程的材料，供应链大部分是来自海外，不易购买，部分材料也不对国产厂商销售。虽然我们也在积极试用国内的膜材料和含氟材料，但和国际顶级水平相比还有很长一段路要走。

 

求是缘：作为一家专注于研制过滤器的零部件厂商，群萃科技的主营产品包括哪些，覆盖哪些下游应用场景？不同下游的验证导入流程有何区别？

 

吴总：群萃科技在成立之初就将自己定义为“聚焦于半导体和生物制药两大领域的过滤器解决方案提供商”。在创业之初选择方向时，我们坚定地选择进入一个以技术创新为主要驱动力的创新发展领域，而不是进入一个空有体量但技术创新相对停滞，完全靠“拼价格”的红海市场。

 

群萃科技目前围绕半导体领域，共推出了四款产品线：化学品过滤器、光刻胶过滤方案、CMP过滤解决方案和洁净间空气纯化解决方案。

 

 

１. 化学品过滤器解决方案，群萃的过滤器产品能耐受高温酸碱，并去除30nm 以上的颗粒。

 

２.光刻胶过滤器解决方案，主要面向光刻胶、显影液和DIW的过滤工艺。我们希望能和国产设备和光刻胶材料厂商共同合作，开发适用于客户工艺的过滤解决方案。

 

３.CMP过滤方案，我们针对 Silica、Alumina、Ceria 等不同的Slurry体系提供整合过滤器、过滤壳和动力源于一体的整体解决方案。

 

４.AMC洁净间空气纯化解决方案是应用在有严苛环境要求的洁净顶棚位置，基于特殊材料制作而成的空气化学滤网吸附酸碱颗粒。诸如光刻机、湿法刻蚀机台都会加装空气化学滤网，来吸附挥发出来的酸碱离子，避免它们再此进入工艺制程引发良率问题。

客观来讲，如果客户当下想要保持先进制程的高良率，我们建议客户选择进口过滤器为主。如果客户本身的制程工艺偏成熟工艺节点，且又希望适当地降低供应链成本，国产零部件材料也是一个不错的选择。作为国产供应商，我们希望能保持合理的利润来保持持续的研发投入，但我们更希望客户在选择与我们国产供应商合作时，能收获“良率稳定”和“制造成本下降”的双平衡收益。

 

 

围绕生物医药领域，我们主要是针对疫苗、单抗和血液制品提供过滤解决方案。生物医药的难点体现在验证流程漫长。如果我们的过滤器想要进入到药厂需要通过两道关卡：第一道，基础验证。我们必须先花一年左右的时间去拿到第三方机构的验证结果来证明过滤器产品满足生物医药领域的生物安全性、细菌截流测试、化学兼容性等要求；第二道，客户产品工艺验证。过滤器厂商需要自行搭建验证实验室，使用客户的药液再次验证过滤器针对料液的处理能力并将数据结果反馈给客户。在顺利通过上述两道关卡后，生物制药过滤器才有资格获准进入药厂产线进行中试和放大生产。

 

求是缘：作为求是缘半导体联盟的新晋创业会员单位，您如何看待会员单位与联盟之间的关系？您认为求是缘半导体联盟应该在哪些方面继续完善优化，以更好地服务产业会员？

 

吴总：我们加入求是缘半导体联盟也是基于产业人的背书，我经常能在朋友圈看到产业朋友转发联盟相关内容。我认为这些产业朋友出于自发性的转发行为也是因为他们认可联盟的价值，联盟的确是实实在在地在做对产业发展有益的事情。特别是我今年第一次参加了求是缘半导体联盟海宁年会，无论是论坛的议题、嘉宾的邀请都非常用心，让我们能够接触到来自Fab、设备、零部件和材料领域的产业朋友。通过和来自一线的产业朋友交流，了解到客户们在想什么，遇到了什么问题，而我们又能做什么。

 

作为创业会员单位，我们还是希望能继续加深我们与会员之间的联系，特别是多和前辈产业专家和一线产业人员交流。我们也希望联盟能基于产业资源上助力，看能否在产业链上游材料方向推动生态合作，共同解决产业链中存在的薄弱环节。

 

采访者后记 

 

基础材料→零部件→设备→芯片→电子信息产业安全，从基础材料安全到最上层的电子信息产业安全，环环相扣。设备的问题说到底是零部件的问题，零部件的问题说到底是材料问题，而材料问题是更深远的问题，非一朝一夕能够解决。

 

作为国产创业团队，一方面我们要抓住国产替代的窗口期，进入到成熟制程的量产型工艺体系，先让团队生存下来。另一方面，我们更应该卯足了劲，拼技术创新，快速实现产品迭代、往先进工艺靠拢，避免停留在极度内卷的低端红海市场内耗。

 

作为供应商，必须让客户在选择与我们国产供应商合作时，最终能收获“良率稳定”和“制造成本下降”的双平衡收益。毕竟从长远来看，无论哪一个行业最终都还是要回归到商业的本质，半导体产业亦不例外。

 

（图为采访志愿者团队与群萃团队合影）

 

 

采访人：刘红

摄影：贺晟

编辑：马丹凤

审阅：常亮、徐若松

感谢联盟会员单位新微超凡志愿者沈诚、志愿者贺晟参与采访

感谢群萃科技对本次专访提供的协助