2026年3月5日,全球首条35微米功率半导体超薄晶圆工艺及封装测试全流程生产线在上海松江综合保税区正式建成投产。该产线由尼西半导体科技(上海)有限公司主导建设,不仅攻克了超薄晶圆量产的世界级技术禁区,更实现了从核心工艺到成套装备的全链条自主可控,标志着我国在功率半导体极限制造领域跻身全球第一梯队,为国产高端功率器件突围提供了坚实的量产底座。
据悉,此次投产的35微米超薄晶圆产线,是国内半导体产业在极限制造领域的重大突破。35微米的厚度仅相当于普通人头发丝直径的一半,远薄于行业主流的100微米标准晶圆。在半导体制造领域,晶圆减薄是提升功率器件性能的核心路径,但当晶圆厚度降至50微米以下时,硅片的断裂韧性会急剧下降,质地脆如薯片,轻微的机械应力或温度波动都可能导致碎裂、崩边,同时机械研磨带来的晶格应力损伤也会严重影响器件性能,这两大难题长期以来构成了全球半导体行业公认的超薄晶圆量产禁区。
为突破这一技术瓶颈,尼西半导体联合国内设备供应商协同攻关,构建了一套完整的超薄晶圆加工工艺体系,在减薄、切割等核心环节实现双重突破。在减薄环节,产线配备的高精度研磨机加工精度可达0.1微米,能将晶圆厚度精准控制在35±1.5微米区间,片内厚度偏差小于2微米;同时通过定制化化学腐蚀工艺,成功消除92%的研磨应力损伤,将极薄晶圆的加工碎片率压降至0.1%以内,大幅优于行业平均水平。在切割环节,产线摒弃传统刀片切割工艺,采用自主定制化激光切割方案,切缝宽度仅11微米,不仅将热影响区压缩至行业领先水平,切割良率更稳定达到98.5%,单晶圆芯片有效面积利用率提升10%,实现了高精度、高良率、高利用率的三重突破。
值得关注的是,该产线实现了全流程自主可控,从临时键合、精密研磨、激光切割、解键合到终测的各个环节,均配备专用定制设备,其中核心装备全部由尼西半导体与国内设备厂商联合研发完成,彻底打破了海外高端装备在该领域的垄断格局,填补了国内相关技术空白。产线运营数据显示,当前键合环节单日产能可达400片,成品测试环节单日产出稳定在12万颗,已具备规模化、商业化量产能力,能够持续为下游产业提供稳定供应。
晶圆厚度的极限突破,直接转化为功率器件性能的跨越式提升。据尼西半导体技术负责人介绍,35微米超薄晶圆可使载流子在芯片内的通行时间缩短40%,显著降低器件导通损耗与发热量;与行业主流的100微米厚度产品相比,该工艺生产的功率芯片热阻下降60%,相当于为芯片内置高效散热系统;在此基础上,超薄晶圆可实现封装环节的双面散热设计,让模块热阻再降30%,功率循环寿命提升至原有产品的5倍,完美契合高端功率器件“高功率密度、高可靠性、低损耗”的核心需求。
从产业价值来看,此次产线投产的意义远超制造环节本身。同等规格的晶圆采用35微米工艺,可使芯片产出数量提升20%,直接降低单颗芯片制造成本,破解了高端功率器件“成本高、量产难”的痛点。在下游应用场景中,该工艺可使手机快充模块体积缩减50%,新能源汽车电控单元减重3公斤,完美适配新能源汽车、5G基站、工业高压变频器、数据中心电源等高功率密度场景需求,为国产功率器件进入高端车载、高压平台、超快充等此前被海外厂商垄断的市场,打通了量产落地的最后一公里。
作为长三角G60科创走廊半导体产业生态的重要成果,该产线的落地进一步补强了长三角地区功率半导体高端制造环节的短板。近年来,上海松江围绕集成电路、新能源电力装备等主导产业,持续完善功率半导体产业布局,已集聚了从关键材料、芯片设计、制造封测到装备研发的全产业链企业,形成国内少有的功率半导体产业集群。此次35微米超薄晶圆产线的投产,为国产半导体产业突破海外技术封锁、构建自主可控的产业链供应链,提供了可复制、可推广的协同创新范本。
业内人士表示,当前新能源产业的爆发式增长,推动高端功率半导体成为全球半导体市场竞争的核心赛道。全球首条35微米功率半导体超薄晶圆全流程产线的稳定量产,不仅将加速国产高端功率器件的进口替代进程,更将为新能源汽车、新能源发电、新一代通信等国家战略性新兴产业,提供稳定、自主的核心器件支撑,推动国产半导体产业向高水平科技自立自强持续迈进。未来,随着产线产能的逐步释放,将进一步带动上下游产业链协同发展,助力我国在全球半导体产业竞争中占据更有利地位。
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