对于半导体一体化集成制造商（IDM）、晶圆代工厂商（Foundry）、半导体材料和设备制造商、IC设计公司（Fabless）,甚至科研院校等半导体研究机构而言，将使用过的晶圆回收再生，使之达到“类似”优质硅晶片的质量和性能，用于优化、测试和模拟芯片和产线的导入过程，是验证半导体制造设备和工艺的重要步骤。这样在不影响制造工艺的同时，可以节省晶圆成本。晶圆再生也是全球半导体产业链上一个增值环节。
全球半导体业界有一个共识，从半导体产业的发展历史和转移趋势来看，中国半导体产业将是未来十年的主要发展动力。从半导体市场需求的增长来看，全球半导体销售额从2000年互联网泡沫中跌入深渊。随后的15年间，欧洲和日本市场始终处于平稳发展状态，美洲市场开始回升，唯独亚太地区（包括中国）保持着快速增长。到了2016年，中国市场开始超越亚太地区，成为全球销售规模最大的市场。
从整个半导体产业链来看，IC设计占据大头，晶圆制造和代工也是重要部分。虽然硅晶圆等半导体材料不为业界熟知，但也是产业链中不可或缺的一部分，而且产能和产值也不断攀升。单晶硅片的加工工艺相当复杂，其纯净度和平整度要求十分苛刻，可以用“美、净、平、纯”四个字形象地概括。
单晶硅已经有100多年的发展历史，2000年以来12英寸晶圆(300mm)逐渐成为主流。从全球产能看，2019年达到平均6百万片/月，预计2025年将达到8百万片/月。
下图展示出了单晶硅片的加工流程，从多晶硅到优质硅晶片需要10多个加工步骤。鉴于优质硅晶片的高昂成本及百万级/月的消耗量，大多数半导体晶圆厂商和芯片设计公司都依赖再生的晶圆来测试、优化和监控其制造工艺和设备，进入量产阶段再使用优质硅晶片（正片），以保证良率和降低成本。晶圆再生(Wafer Reclaim)是一个高度专业化的加工流程，需要多年经验和专业知识。
对于半导体一体化集成制造商（IDM）、晶圆代工厂商（Foundry）、半导体材料和设备制造商、IC设计公司（Fabless）,甚至科研院校等半导体研究机构而言，将使用过的晶圆回收再生，使之达到“类似”优质硅晶片的质量和性能，用于优化、测试和模拟芯片和产线的导入过程，是验证半导体制造设备和工艺的重要步骤。这样在不影响制造工艺的同时，可以节省晶圆成本。晶圆再生也是全球半导体产业链上一个增值环节。
一次偶然的机会，我了解到美国本土最大的晶圆再生服务厂商Pure Wafer，并通过ZOOM视频会议与该公司CEO S. Mark Borowicz进行了深入访谈。据Borowicz先生称，Pure Wafer正计划在中国市场扩大其晶片再生产品、先进薄膜和300mm晶圆零组件清洁服务，以把握中国市场需求的机遇，推动公司进一步的增长。自1998年以来，Pure Wafer已经为客户提供了3500万片再生晶圆片，其晶圆再生及相关服务已经成为高质量、高可靠性的优质硅晶片再生行业标准。在美国晶圆再生市场排名第一的Pure Wafer将与中国本地销售和技术合作伙伴携手，2021年开始为中国IDM、晶圆代工厂和IC设计公司等客户提供晶圆再生产品和定制薄膜服务。
晶圆再生市场趋势及工艺标准
根据GrandView Research的数据，全球硅晶圆再生市场从2015年的4.2亿美元增长到2024年的5.77亿美元。预计到2022年，该市场将以8％的复合年增长率增长。接下来5年内，这一增长趋势将继续保持，因为晶圆厂和工具/设备制造商需要维持成本与业绩表现的平衡，他们会增加对优质硅晶片再生的利用，以优化半导体制造中的关键设备、材料和工艺。
Source: Market Research Future, August 2020
从下图可以看出今年和明年全球300mm晶圆市场的动态变化趋势，2020年30mm晶圆厂产能已经售罄，市场价格不断攀升，主要需求来自5G和云计算应用领域。预计2021年产能将继续扩张，良率也会进一步改善，而且业界会出现更多收购和兼并活动。
Semi – Worldwide Reclaim Market 2019 & Virgin Wafer Company Information
Statista的数据显示，到2023年，300毫米硅晶圆将占所有再生晶圆的50％以上。
大多数IDM和OEM厂商都有相当规模的晶圆再生计划。例如，Pure Wafer的优质300mm硅晶片客户包括：全球第一的逻辑器件制造商、全球第一的薄膜沉积设备制造商、全球第一的蚀刻设备制造商、全球第一的半导体材料供应商，以及美国最大的晶圆代工厂。为什么这些全球最大的厂商都在与Pure Wafer合作？因为半导体芯片制造要求最高的质量，晶圆再生流程必须在整个过程中采用与客户同等的质量和技术。从进货检验、清洁和抛光，到测试和包装，每道工序就需要最好的生产工具和系统。
Pure Wafer拥有两座晶圆厂，一个位于加州圣何塞，另一个位于亚利桑那州普雷斯科特，都采用了<34nm、37nm和> 55nm工艺的晶圆再生处理技术。Pure Wafer晶圆厂所部署的晶片处理、清洁以及薄膜沉积、测试和检查设备与当今世界上最先进的晶圆制造厂商处于同一水平。
优质硅晶片是推动中国半导体研发的关键
要想获得优质等级的再生硅晶片，需要对回收晶片进行符合优质硅晶片规格的修复过程。 达到或超过SEMI优质硅晶片标准的再生晶片可用于多种工艺流程。晶圆再生涉及使用干法和湿法工艺从硅晶圆上去除不需要的材料，然后再抛光和清洁晶圆以便将硅表面恢复到可用的原始等级。根据Pure Wafer的经验，一个晶圆最多可以回收再生六次。
要保持晶圆加工工艺的领先，确保满足美国、中国及全球顶级IDM和OEM客户的质量和可靠性要求，过去几年Pure Wafer在产能、工具和设备上进行了大量投资，其中之一是增加了新的薄膜和零件清洁服务。国内客户可以通过Pure Wafer与半导体设备行业领先的薄膜沉积设备制造商的独家合作关系来获取最新的300mm薄膜。
通常，150-300mm再生晶圆的成本仅为一等晶圆正片成本的六分之一，这样就可以为中国芯片制造商和半导体设备制造商降低总体研发成本。中国主要的半导体制造商现在已经意识到这一点，开始配合使用优质再生晶圆和原等级优质晶圆。中国将是Pure Wafer重要的未来增长市场，该公司正在计划明年扩大在中国的业务，通过上海、深圳和其他地区的战略技术合作伙伴向中国代工厂商、IDM和OEM厂商提供其薄膜涂层和其它晶圆产品。
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