2026.09.22 | AC | Optical | TFLN Equipment Analysis
原标题:薄膜铌酸锂设备分析—工艺路线、下游需求及主要厂商
以下观点来自行业专家:
- 技术路线上,虽然过去常用亲水键合在氧化硅衬底上制作薄膜铌酸锂,但目前行业的主流方向已转向采用钽酸锂或硅作为衬底与铌酸锂薄膜直接键合。
- 从后端应用反馈来看,铌酸锂与硅直接键合的方案是客户的核心需求,其应用前景优于SOI方案。
- 影响良率的核心环节主要有两个:一是晶圆键合,二是后续的trim工艺,即通过刻蚀去除晶圆表面的颗粒,实现表面平整化。
- 从设备商的角度来看,薄膜铌酸锂行业近期在下游应用和生产技术方面出现了哪些显著变化?行业的发展拐点是否已经显现?
行业正处于蓬勃发展的阶段,从2025年到2026年,已有多家客户接洽,需求从单一设备转向完整的工艺路线和全套设备方案,以保障其生产。这些客户对产量和产能的要求非常高,显示出行业正在为批量生产做准备。
技术路线上,虽然过去常用亲水键合在氧化硅衬底上制作薄膜铌酸锂,但目前行业的主流方向已转向采用钽酸锂或硅作为衬底与铌酸锂薄膜直接键合。其中,钽酸锂衬底能够解决两者间的热膨胀系数差异问题,是一条成熟的技术路线。而硅衬底因其更强的散热性能,在硅光 集成等高集成度、高功耗元器件应用中具有显著优势,解决散热挑战是行业接下来的一个重要方向。
- 目前客户对薄膜铌酸锂相关设备的需求情况如何?是否已观察到明显的订单起量趋势,以及对2027至2028年及未来的产能扩张有何预期?
客户需求非常旺盛,相关产线订单已处于接不过来的状态,甚至因为一些特殊情况的限制而推掉了一部分订单。这些订单所对应的产线全部用于生产薄膜铌酸锂和薄膜钽酸锂。从当前的需求和订单情况看,可以明确预见到未来的增长趋势。
- 青禾晶元能为薄膜铌酸锂生产提供哪些具体的设备,它们在工艺流程中分别起到什么作用?一条完整的产线通常包含多少台设备,其总价值量大概在什么水平?
青禾晶元能够提供从晶圆加工到可用于后续芯片制造的完整工艺段的全套设备解决方案,但不包括晶圆本身的生产。具体设备包括离子注入机、薄膜氧化炉、亲水键合机、裂片炉、退火修复炉、单片清洗机、槽式清洗机、SEM、空洞检测机以及薄膜修边设备。一条标准的 完整产线大约需要15到18台设备。如果客户需要更高的产量,则需要增加部分存在产能瓶颈的设备数量。整条产线的设备总价值超过亿元级别。
- 在薄膜铌酸锂的异质集成工艺中,采用硅衬底与采用SOI(Silicon-On-Insulator)衬底进行键合,两者在性能和应用上有何差异?
从后端应用反馈来看,铌酸锂与硅直接键合的方案是客户的核心需求,其应用前景优于SOI方案。尽管SOI键合技术已相对成熟,但行业投入了大量的资金和时间来攻克硅与铌酸锂直接键合的技术,这表明前者在后端应用中具有更强的优势。目前,硅与铌酸锂键合的良 率尚不及SOI方案,但其在散热和导电性能上优于SOI。具体到后端应用中选择硅衬底的根本原因,目前尚未掌握完整信息。
- 从技术成熟度和未来大规模应用的角度看,您认为最终会是SOI衬底键合还是硅衬底键合成为主流方案?
预计未来大规模使用的将是硅衬底键合方案。虽然SOI键合的技术路径已经走通,相关设备也比较成熟,可以随时进行批量生产,但市场并未大规模放量。相反,行业目前正集中力量攻克硅与铌酸锂键合的产能爬坡问题。这种资源投入的倾斜表明,硅与铌酸锂键合方案在 性能上更具优势,是未来产业化的主要方向。
- 在铌酸锂键合片的生产工艺中,影响良率的核心环节以及当前面临的技术瓶颈主要是什么?
影响良率的核心环节主要有两个:一是晶圆键合,二是后续的trim工艺,即通过刻蚀去除晶圆表面的颗粒,实现表面平整化。这两个环节是关键的技术瓶颈,主要因为国内难以获取相关的核心设备。在国外,例如日本的尼德科等公司拥有成熟的设备,但国内企业很难购 买到。
- 在国内市场,是否只有青禾晶元能够提供铌酸锂键合片生产所需的核心设备?
如果客户选择特定的技术路线,目前国内只有青禾晶元能够提供相应的设备。当然,客户也可以通过其他渠道尝试获取日本或欧洲的设备。
- 青禾晶元与旭创等客户的合作主要采用何种商业模式?是提供完整的产线代工服务吗?
青禾晶元与客户的合作模式是多样的。青禾晶元拥有完整的生产线,可以为客户提供部分代工服务。同时,青禾晶元也向客户销售完整的生产线,例如有客户购买了两条产线用于自主生产。目前,主要的合作模式包括:利用现有的完整产线提供代工服务、输出整体解决方案 ,以及帮助客户从设备引入到实现连续生产,打造一整条专属产线。在后一种模式中,客户相当于购买一整套解决方案,青禾晶元负责中间所有技术环节,最终将建成的产线交付给客户的生产基地,确保能够产出键合成功的晶圆片。
- 青禾晶元的业务模式是销售设备还是以成品晶圆片交付为主?这是否意味着与济南晶正等材料厂商存在竞争关系?
青禾晶元的核心业务是销售设备,而非生产和销售材料或晶圆。青禾晶元自身不生产铌酸锂材料,定位是设备制造商和在特定阶段提供晶圆代工服务的厂商。因此,青禾晶元的竞争对手是其他设备厂商,与济南晶正等材料或晶圆厂商不存在直接竞争关系,他们是青禾晶元的 潜在客户。青禾晶元提供的代工服务通常发生在双方合作初期到整条产线完全交付前的过渡阶段,或是作为前期量产实验的一部分。此外,当客户自有的产线产能不足时,也可能会将部分订单交由青禾晶元代工。青禾晶元的最终目标是销售整条生产线,而非持续为某一家客 户提供长期代工服务。在客户购买整条产线的前提下,青禾晶元提供的代工服务仅收取能够覆盖场地和人工的低成本费用。
- 除了与旭创的合作,公司是否也向济南晶正或天通等公司销售设备?
是的,青禾晶元有向这些公司销售设备。业务增长非常迅速,去年(2025年)青禾晶元仅交付了一条产线,而今年(2026年)青禾晶元正在执行的产线项目已有五条。
- 基于在途8到10亿的订单规模,是否可以推算出这笔订单能够支撑的铌酸锂衬底产能?
这些在途订单并非来自单一客户,综合所有厂家的需求,预计能够支撑20万至30万片的铌酸锂衬底产能。
- 青禾晶元与天通具体的合作模式是怎样的?
天通拥有青禾晶元的产线。天通自身售卖原材料晶圆,同时也涉足加工后的晶圆业务。青禾晶元向天通提供设备,使其具备生产加工后晶圆的能力。简而言之,天通自产铌酸锂晶圆材料,通过使用青禾晶元的产线,生产出铌酸锂键合片,从而成为该产品的生产商。
- 在原材料采购方面,青禾晶元是否完全依赖天通?国内是否存在其他优质的铌酸锂晶体供应商?
并非100%从天通采购。国内存在其他供应商,青禾晶元曾对四到五家供应商的铌酸锂材料进行过对比测试。测试结果显示,包括天通在内的几家供应商的材料是可用的,而另一些供应商的产品效果则不甚理想。
- 天通在掌握了生产能力后,未来若需扩大键合片产能,会采取何种合作方式,是继续打包采购产线还是直接购买设备?
天通若要扩大产能,只能向青禾晶元购买设备。他们购买设备后,便具备了自主进行代工生产的能力。
- 这是否意味着铌酸锂键合片的代工业务本身技术壁垒不高,只要购买设备即可生产?
是的,生产本身难度不大。核心壁垒在于设备。任何希望拥有铌酸锂晶圆代工能力的公司,只需出资购买青禾晶元的设备,青禾晶元便可以提供完整的解决方案。这也是核心运营模式。
- 天通最初为何选择购买产线而非直接购买设备?目前天通的设备采购情况如何?
关于天通最初选择购买产线的原因尚不明确,但他们现在已经拥有了青禾晶元的产线,并已下单购买设备。天通不仅购买了青禾晶元的设备,还从日本采购了设备,显示其扩大产能的决心非常坚定。由于国内能够提供完整工艺路线的只有青禾晶元,天通此举可能是为了结合 青禾晶元的设备与日本的设备,共同扩大其总产能。
- 在当前在途订单中,能否按客户的设备采购体量进行排序,天通是否是最大的客户?
如果仅计算向青禾晶元采购的设备,天通的排名并不靠前,因为有其他客户一次性购买了两条生产线。但若将天通从日本采购的设备也考虑在内,根据已知信息综合判断,其总产能规模即便不是第一,也处于领先地位。此外,还有一家苏州的公司也在合作中。由于目前仍有 三条产线在这边生产尚未交付,只有天通的产线已完成交付,因此难以对其他客户的最终整体量级做出精确评判。
- 除了设备采购客户,在终端客户方面,例如旭创、新易盛或Coherent等公司是否与青禾晶元有合作?
旭创是青禾晶元的代工服务客户,一直在青禾晶元这里进行代工,但并未向青禾晶元采购生产线。由于部门划分非常细致,设有专门的代工部门、材料部门以及负责的产线交付部门,因此主要掌握的是已明确需要交付或已在现场交付设备的客户信息。
- 假设行业在2028至2029年迎来爆发式增长,公司能够提供的键合设备最大产能将达到何种水平?
依据现有产线的能力评估,即便市场需求激增,年产能也十分有限。预计每年最多能生产12至15台设备,其中12台已是相当紧张的水平。产能瓶颈主要源于尽管设备实现了国产化,但许多核心部件仍需从海外进口,而当前的制裁环境使得快速扩张产能变得不可行。目 前公司每年的设备交付量大致维持在这一水平,其中大部分交付给了实验室或高校。若未来产业需求爆发,公司可以将原计划供给高校和实验室的产能转向交付给晶圆厂,但这部分转移的产能仍然非常有限。
- 在日本市场,青禾晶元的主要竞争对手是哪家公司?
在日本市场的主要竞争对手是尼德科。
- 青禾晶元与旭创的合作目前处于何种阶段?另外,关于市场传闻有五条产线正在洽谈,具体情况如何?
目前,旭创的部分产品由青禾晶元进行代工生产。关于新产线,确实有五条整线项目正在洽谈中,这些产线计划用于生产铌酸锂或碳酸锂产品。但是,尚不清楚这些洽谈中的产线是否归属于旭创。由于产能紧张,近期已经推掉了一个订单,但具体是哪家客户的订单并不明确 ,因为只有已确定的项目才会流转至设备生产部门。
- 如何理解“一次键合”与“二次键合”设备的区别?青禾晶元目前生产的是哪一类?
“一次键合”与“二次键合”主要指的是键合次数,这与具体的工艺流程相关。目前生产的设备属于一次键合设备,其工艺流程是将铌酸锂薄膜直接与硅片进行键合。键合完成后,客户会进行清洗、裂片、抛光等后续工序。关于二次键合,青禾晶元也有涉及。例如,在整条 产线中,可能会使用到亲水键合机,这可能就属于二次键合的范畴。
- 请详细解释一下一次键合(First Bonding)与二次键合(Second Bonding)的工艺流程及其对设备的需求?
一次键合主要是指将铌酸锂薄膜与硅衬底进行直接键合。在此之前,通常会进行离子注入,例如将氢离子注入到LN晶体中间。键合完成后,通过后续的热处理工艺(如在退火炉中加温),使得注入层发生剥离,从而将一层铌酸锂薄膜转移并留在硅衬底上,形成一个减薄的 结构。这个过程的本质是薄膜转移,目的是将本身难以直接加工的铌酸锂材料转移到一个便于加工的衬底(如硅)上。
二次键合则是在此基础上进行的。一种可能是将已经完成一次键合的、带有铌酸锂薄膜的硅衬底,再与其他衬底(例如SOI)进行键合,形成硅、铌酸锂、SOI这样的三层结构,但这方面的具体应用尚不明确。更常见的二次键合是指,在一次键合形成的“硅上铌酸锂” 衬底上完成芯片级的加工后,再将这个已加工好的芯片整体键合到CMOS模组或其他驱动器件上。一次键合的产物本质上仍是材料,而二次键合则使其具备了功能性,成为器件。
- 关于您提到的亲水键合设备,能否详细介绍其技术特点、应用领域以及公司在该领域的产品布局和市场竞争格局?
亲水键合(Hydrophilic Bonding)是一种用于制造SOI(Silicon-On-Insulator)衬底的专用设备技术。其工艺特点是在键合界面中间形成一层氧化层,但该氧化层的具体作用机理不甚清楚。在青禾晶元的整线解决方案中,会包含两种键合设备:一台是常温键合机,另一台就是亲水键合机。从历史出货比例来看,常温键合机与亲水键合机的出货量大致为1:1。在市场上,常温键合机目前只有我们能够生产,而亲水键合机除了青禾晶元之外,沃格科技也具备生产能力。