在自动化与精密测量领域,基恩士(Keyence)这个名字或许不如消费电子品牌那样家喻户晓,而在全球工业界尤其是半导体制造业中,它却是一个名副其实的“隐形巨擘”。
近日,在基恩士媒体交流日活动上,以“知识变革和加速进化”为主题,这家源自日本的企业首次系统地揭示了其技术实力、市场策略及其在半导体全产业链中的深度布局。
以知识变革和加速进化深耕中国市场
此次活动主题“知识变革与加速进化” 正是基恩士多年来持续践行的方向。与众多企业一样,基恩士强调变革与进化,但对此的投入程度与重视程度尤为突出。这一主题还具有双向含义:基恩士既通过持续自我进化,以更好地支持客户的变革;同时也在企业内部推动变革,旨在为客户加速进化提供坚实支撑。这是一种双向奔赴、共同成长的关系。
这一切的切入点和落脚点始终在于产品与服务。基恩士自1974年成立以来,始终专注于传感器、测量仪器、视觉系统、显微系统等工业自动化产品的研发与销售。尽管人员规模不算极大(全球约1.2万名员工),但其人效惊人——2024财年全球销售额规模超500亿元人民币,人均产值超400万元。
从另一个角度来看,基恩士全球市值常年位居日本上市公司前三,市值规模约7000~8000亿日元。其背后支撑的,正是一种无工厂、全直销、全自研的独特商业模式。
基恩士中国市场总监Avy Ruan在交流中强调:“基恩士第一大特点是没有代理商,全部采用直销模式。每天一早你都能看到我们的销售工程师推着产品箱出发,直奔客户现场解决问题。”这种模式虽然“费钱”,但能最直接地捕捉客户需求,积累真实的行业know-how。目前,基恩士在全球已服务超过35万家客户,其中中国客户超过15万家。这些深厚的经验,如今也已实际落地于众多项目之中,持续为客户输出价值。
此外,基恩士实现了次日达的物流标准,这是因为稼动率是工业客户的重中之重,为了尽快将货品送至客户,且应对难以预期的事情,基恩士做到了当日发货,中国境内下午4点前下单,第二天货物必达。即便需从日本调货,也控制在16个工作日内,在供应链波动成为常态的今天,这一能力成为其关键竞争力。
赋能半导体制造领域
半导体是基恩士在中国重点布局的行业之一。据Avy介绍,目前中国所有半导体上市公司中,已有大多数与基恩士开展合作,设备制造商的合作比例更是达到绝大多数。在硅片领域,与大部分设备厂家达成过密切合作,晶圆领域的合作比例也处于很高水平,在封装测试领域,合作覆盖率甚至达到绝大多数。
取得优异成绩的背后,依赖深度的客户服务与技术陪伴。“统计数据显示,2024年基恩士中国对于半导体行业客户投入的服务件数多达3万件,如果平均一件访问的时间是1.5小时,在2024基恩士中国在半导体行业投入访问的时长更是超过了4万小时。”Avy Ruan说道,这些时间被用于解决客户的痛点课题,与客户共同测试、验证工艺,甚至陪伴客户完成国产化技术攻关。
“我们不是在卖产品,而是在提供解决方案和Know-How,”Avy表示,“我们从1985年就跟随丰田等企业出海,积累了欧美日半导体大厂的多年应用经验,这些经验今天正被用于助力中国本土企业突破技术壁垒。”
五大产品线全面覆盖半导体制造全流程
“我们正从‘点状应用’转向‘全生命周期覆盖’。”Avy指出,基恩士九大事业部产品可贯穿制造业产品的全生命周期,从研发到生产制造、品质管理、追溯、物流仓储、零售端全流程。
活动现场,基恩士五大产品部门负责人分别介绍了其在半导体领域的关键产品与解决方案:
· 精密测量传感器:
在精密测量领域,Dopa Zhao介绍了基恩士彩色激光同轴位移计CL-3000系列和分光干涉式晶片厚度计SI-F80R,推动半导体制造工艺向更高精度发展。
据介绍,CL-3000系列是一款专为半导体行业开发的点激光测量仪,其设计背景源于基恩士与客户的紧密沟通与深度需求洞察。在明确客户对设备稼动率和工艺稳定性的高要求后,基恩士快速响应,致力于开发可在高温与真空环境下实现高精度检测的解决方案。该产品能够测量高度、振动、厚度、翘曲度等多种参数,广泛适用于半导体制造过程中对测量精度要求极高的场合。
在晶圆制造中,一旦关键设备因故障停机,可能导致数千万元级的损失。CL-3000系列特别针对此类风险设计,可在超高真空和最高200℃的严苛环境中稳定工作,实现亚微米级的高精度检测,典型应用包括光刻机内的晶圆台状态监测等。其三个核心优势包括:紧凑型结构以节省安装空间、卓越的耐环境性能以及可靠的精密测量能力,从而有效预警潜在故障,避免设备停机和产品损坏,为客户提供高价值的工艺保障。
Dopa Zhao介绍,专为半导体行业开发了分光干涉式晶片厚度计SI-F80R,主要用于半导体晶片厚度的高精度测量。其采用特殊光源,可穿透包括硅片、磷化铟、砷化镓和碳化硅等多种半导体材料,目前已广泛应用于国际知名CMP设备厂商。另一显著特点是其极小的光点直径,仅为25微米,能够在已完成光刻和曝光、表面存在电路的晶圆上实现稳定测量,有效避免因表面图形造成的干扰。该设备采样速率高达5000次/秒,最高测量精度可达60纳米等级,具备高速、高精度的性能特点。
· 智能传感器:
在智能传感器部分,Daniel介绍了AI图像识别传感器IV4系列、对射式光幕传感器IG系列、涡电流传感器ES系列和超声波传感器FW系列等产品。
其中,IG系列晶圆定位系统采用对射式传感器及光幕技术,用于精确检测和定位晶圆的方向与位置。该系统通过识别晶圆边缘的notch或flat标记,实时采集旋转中的晶圆数据,并经由TLC计算处理,实现高精度位姿计算。该传感器可透过石英玻璃进行测量,适用于镀膜、离子注入及干法刻蚀等真空设备腔体内的晶圆位置检测。系统能够在4秒内完成8英寸平边晶圆的定位,X和Y方向定位精度小于1毫米,其余自由度精度优于0.1度,具有较高的定位准确性与效率。
· 流量传感器:
在流量传感器部分,Marcia详细讲述了目前半导体行业应用较为广泛的一类产品——夹钳式流量计。
目前在市面上基本可以用以下四种流量计来涵盖,分别是电磁式流量计、卡门涡流流量计、浮子流量计以及科里奥利式流量计(质量流量计),这些检测方式存在一些明显的缺点。
目前,基恩士主推的外夹式超声波流量计采用非侵入式测量方式,无需切割管道。其工作原理是基于时差法:传感器内部装有一对发射器和接收器,分别向流体流动方向发送同向和反向的超声波信号。由于流体流动的影响,顺流方向的超声波传播时间较短,而逆流方向传播时间较长,通过精确检测这一时间差,即可实现流量的稳定测量。该原理类似于小船在顺流和逆流中航行所需时间不同的类比,通过时间差反映流速,从而保证测量的准确性与可靠性。FDX系列可以轻松解决微小流量的问题,在黄光区的匀胶显影设备中可用于监控每次吐出光刻胶的量,还能解决光刻胶吐出时造成回吸以及微小气泡对于精度的影响。该产品在硅片厂、晶圆厂和芯片厂都有应用,目前投入和产出最多的就是在晶圆厂。
· 机器视觉系统:
Tiffany具体讲解了视觉系统在半导体环节的应用。半导体行业在视觉检测应用方面主要面临三大特征与挑战:一是对设备安装空间的严格要求,二是设备稳定性直接影响生产效率和运营成本,三是需通过有效数据管理提升产品良率。为应对这些行业痛点,基恩士视觉系统提供了针对性的解决方案:在硬件方面,推出小型化相机以适应狭窄空间;采用独立控制器增强系统稳定性;并通过数据加密狗实现软件加密与数据安全管理,从而全面提升生产良率与运行可靠性。
据介绍,在硬件上,首先,超小型相机整体长度仅为6厘米,在业内属于极少数可达到此尺寸的解决方案,具有显著的空间适应性和安装灵活性。其次,系统采用独立的专用控制器,与常见的PC连接型相机系统方案不同,它通过嵌入式架构实现更高运行稳定性和更快的处理速度,避免了多任务系统带来的资源冲突和延迟问题。第三,配备数据加密狗,不仅保障软件安全,更提供高效数据利用功能:支持按生产班次统计检测数据与质量情况,具备快速问题追溯与分析能力,并可在不停机状态下远程完成程序优化与更新,特别适合24小时连续运行的Fab厂实现实时工艺改进。
在软件解决方案层面,覆盖生产关键环节。例如针对晶圆在光刻、刻蚀等工艺中的位姿要求,系统可在Aligner、EFEM、Loadport等传输设备及工艺腔内部实现精确定位。即便在真空腔体等受限环境,也可通过超小型相机(仅6厘米)与特殊方案(如内窥镜辅助)完成安装与检测,有效解决设备空间限制和良率问题。
在复杂表面外观检测方面,采用2.5DLUMITRAX线扫技术,系统可稳定识别衬底和图案晶圆表面的颗粒、划痕等缺陷,通过多角度光学模拟克服反光和复杂图案干扰。在封边倒角检测中,该系统能有效应对高反光和不规则形状,避免后续工艺中的碎片风险。还能够在玻璃、碳化硅、覆胶键合片等复杂表面上实现稳定读码,不受图案变化和残胶覆盖的影响。除字符识别外,还可评估码质量并反馈前道工艺参数优化。同时,单一相机可集成读码与纠偏功能,节约设备空间与成本。
· 数码显微镜系统:
来自显微器部门的Daly讲解了标杆产品数码显微镜。基恩士自1990年推出首台数码显微镜以来,始终引领行业创新,截至2024年已推出至第六代共27款型号产品,广泛应用于工业检测与科研领域。该系列产品采用全数字化成像系统,以显示屏取代传统目镜,显著提升图像后期处理的便捷性与效率。
根据Daly介绍,可将数码显微镜归为以下几大特点:
-采用超景深镜头,20倍下景深3-4 mm,为常规光学的20倍,pin针全貌一次看清。
-可手持化,显微镜镜头可直接拿到现场进行图片采集;且镜头的角度可以倾斜,左右90度倾倒结合载物台水平旋转,可以实现360度观察。
-主打的景深合成功能,基于高精度电机扫描与独特算法,系统可合成全清晰图像,并生成3D形貌图,帮助用户有效区分凸起异物与材料凹陷等微观缺陷。
-搭载图像拼接功能,支持12英寸晶圆级(300×300 mm)样本的无缝拼接,最大可输出100亿像素的全景图像,在保证高分辨率的同时极大扩展了视场范围。
-支持多种测量方法,包括二维尺寸测量(点距、半径、角度等)、三维形貌测量(高度、粗糙度)及颗粒清洁度统计模块,可替代多台专用仪器,实现一体化检测。
-基恩士首创一键自动校准,依托国际认证标准,可在三分钟内完成全倍率再次校准,并生成专门的计量报告。
-自动追焦系统,在样品移动过程中自动维持焦点,显著提升检测连贯性和操作效率。
-快速重播,支持测量模板复用,不需要人力操作,可自动完成重复性检测任务并保存结果,适用于大规模批量作业。
-于2022年上市的集成化元素判别模块具备空气中秒级元素判别能力,可与数码显微镜实现联动,直接在空气中识别特征和元素,无需样品预处理即可实现观测-分析一体化。特别适用于半导体领域中的异物检测及工艺失效分析。
基恩士显微镜系统基于平台化理念设计,通过灵活的硬件与软件组合,实现在单台设备上完成多类分析任务,显著提升了检测效率并降低了综合成本。该系统可整合并替代传统上独立的体视显微镜、测量显微镜、扫描电镜及元素分析设备等功能,同时支持高精度尺寸测量、3D测量、晶圆缺陷与表面形貌分析、清洁度分析、封装键合工艺质量检测大尺寸平台联用等先进应用。
写在最后:
基恩士进入中国24年以来,已在全国24个城市设立27个分公司,覆盖主要工业区域。接下来还将向中西部和西北地区扩展,进一步贴近客户提供支持。
正如Avy所言:“我们期待成为中国制造特别是半导体行业的一站式创新伙伴。”在半导体自主可控与设备国产化的大潮中,基恩士凭借其全球经验、技术积累与高度贴近客户的服务模式,正悄然成为众多中国企业背后不可或缺的技术赋能者。它或许依旧低调,却绝不隐藏实力。