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良率战争的隐形赢家：颇尔如何用过滤技术破解先进制程难题？

2026-03-27 10:31:46 来源: 编辑部

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在半导体制造这条复杂而精密的链条中，有一种力量长期处在聚光灯之外，却几乎参与了每一颗芯片的诞生。它既不属于光刻、刻蚀这样的核心设备，也不在当下最炙手可热的材料名单之中——但如果缺了它，先进制程几乎无从谈起。

它就是过滤。

当工艺从5纳米、3纳米继续逼近2纳米、1.4纳米，芯片内部的结构已细若蛛丝，任何微小的污染颗粒，都可能让整片晶圆瞬间失效。在这样的尺度下，过滤不再只是“辅助环节”，而开始成为决定良率与稳定性的关键变量——它正在从幕后走到台前。

而在这场无声的技术革命中，颇尔公司（Pall Corporation）已经深耕了整整八十年。

一粒颗粒，一场良率战争

对于半导体制造来说，过滤变得越来越不可或缺。

在28纳米时代，工艺窗口相对宽松，对污染的容忍度也更高，过滤更多只是保障洁净度的基础环节。但当制程迈入7纳米、5纳米，乃至更先进节点，这种边界被迅速打破。

此时，晶体管的关键结构已经逼近原子尺度，工艺不再允许任何多余变量的存在——哪怕只是几个纳米级的颗粒，也可能在绝缘层中形成漏电路径，直接导致器件失效，甚至拖累整片晶圆的良率。

颇尔中国微电子事业部负责人陈磊在与半导体行业观察的交流中表示：“即使是亚纳米级的颗粒，都会影响半导体良率，而颇尔的亚纳米级过滤方案能够控制污染度，保障客户良率，扮演了一个纯净守护者的角色。”

这并不是一种夸张的说法。在光刻工艺中，光刻胶中混入的金属离子、凝胶微桥缺陷会直接影响图形精度；在湿法刻蚀工序里，化学药液的污染会导致蚀刻速率下降甚至引发器件短路；在CMP（化学机械抛光）这一实现晶圆全局平坦化的核心工艺中，研磨液里一旦出现颗粒团聚，轻则晶圆表面出现划伤，重则造成百万级的直接经济损失。

更值得关注的是，3D NAND等先进存储芯片已发展至上百层堆叠结构，每形成一层都必须经历精细的湿法刻蚀工艺。在如此高密度、高复杂度的制造流程中，每道关键工序之间的湿法清洗已成为防止缺陷累积的最后防线。

可以说，如今的过滤不再只是生产流程中的一个辅助环节，而是贯穿整条制造链路、直接决定良率上限的关键变量。

八十年积淀，四条技术线

1946年，颇尔公司在美国诞生，起点是一项并非为商业目的而生的实验室发明。从航空航天领域起步，凭借精密过滤技术逐步切入生物制药、微电子等高壁垒行业，颇尔用数十年时间构建起横跨多个产业的过滤解决方案体系。

今天，颇尔针对半导体制造的解决方案覆盖气体纯化、光刻过滤、湿法工艺过滤和CMP过滤这四大核心方向，分别指向了制造流程中最容易出现污染的薄弱环节。

气体纯化是第一道关口。晶圆厂中的惰性气体、稀有气体、腐蚀性气体等工艺气体，若携带水分、氧气或二氧化碳等微量杂质，将破坏后续沉积、刻蚀等工艺的稳定性。颇尔的气体纯化方案通过定制化滤材与集成化设计，在不引入二次污染的前提下实现精准去杂，为光刻、沉积等核心工艺筑起一道气体屏障。

光刻过滤则是良率争夺最激烈的战场之一。作为芯片制造的核心环节，光刻工艺对化学品纯净度极为敏感——晶圆表面的微小颗粒、光刻胶中的残留金属离子，任何一点瑕疵都可能导致图形失真。颇尔的光刻工艺过滤方案通过高效滤膜拦截污染物、消除微泡、缩短冲洗时间，力求让每一道曝光工序都能在最干净的化学环境中完成。

湿法工艺过滤应对的是刻蚀与清洗环节中的化学品管控难题。湿法工序使用的HF、BOE等腐蚀性化学品一旦受到颗粒或离子污染，将直接拖累蚀刻均匀性，造成批次良率波动。颇尔的湿式工艺方案能适配多种腐蚀性化学品，精准控制临界尺寸颗粒，将金属离子析出量压至极低水平。

CMP过滤则是技术难度最高、行业影响最深的一个方向。在CMP工艺中，研磨液里含有30到100纳米的氧化铝、二氧化硅等有效研磨颗粒，这些颗粒必须保留；而工艺中产生的大颗粒团聚物和环境污染物则必须去除。

“颇尔始终围绕先进制程持续深耕过滤与纯化技术，在光刻、湿法蚀刻、CMP等关键环节，实现亚纳米级颗粒控制，以支撑先进节点下的良率与工艺稳定性。”陈磊说道。

四款重磅产品，直指亚纳米前沿

在今年的SEMICON China展会上，颇尔集中发布了四款聚焦先进制程的重磅产品，将过滤精度的边界再度向前推进。

XpressKleen® 1nm过滤器采用1纳米PTFE膜技术，不仅能高效清除液体中的有机污染物和表面颗粒，其超低析出特性还能显著压缩冲洗时间，帮助晶圆厂在使用点（POU）和制程点（POP）快速达到监测目标值——在追求生产节拍的量产环境中，这直接转化为更低的化学品消耗和更高的设备利用率。

Gaskleen® 1.5nm过滤器针对光刻、沉积等对气体洁净度极为敏感的工序而来。通过PTFE与镀膜材料的复合技术，它将过滤精度压缩至1.5纳米，可有效拦截气体中的超细颗粒。其背后是严格的质量控制体系与清洁程序——每一片滤芯的完整性与洁净度都经过严格验证。

专为CMP场景设计的UCA 30nm过滤器采用熔喷工艺制造，精准去除Oxide、W和Copper CMP研磨液中的团聚颗粒与凝胶。这款产品的意义不仅在于提升研磨液纯度，更在于帮助客户将工艺缺陷率压降至可控水平，让先进制程中的晶圆平坦化工艺拥有更稳定的工作基础。

而Nylon high-flow 2nm过滤器则是光刻胶纯化领域的一次突破。采用Nylon膜材，转为高精度过滤和超洁净应用而生，流量大、拦截精度高，可助力客户实现更高的生产效率和产品质量。

四款产品横跨气体、湿法化学品、CMP研磨液和光刻胶四个关键介质，共同指向同一个目标：用更精密的过滤，保住每一颗先进芯片的良率。

铁三角，一条韧性供应链

技术实力需要供应链来承载，而供应链的稳健性在当前的地缘产业格局下，已经成为半导体生态中不可忽视的竞争要素。

颇尔在亚太区的战略布局，正是围绕供应链韧性展开的。以北京工厂、日本工厂、新加坡工厂为节点，颇尔构建起一个分工协作的亚太铁三角体系。北京工厂聚焦气体过滤（GAS）和化学机械研磨（CMP）产品；日本工厂与新加坡工厂承接光刻（Litho）和湿法工艺（WET）产品线，后者于2024年建成，完全复制日本工厂的产能、产品线及技术标准。

陈磊表示：“颇尔正通过全球产能与技术体系的协同重构，将关键过滤能力进一步向亚太区域布局和延伸，以此来支撑中国及亚太客户不断增长的需求与快速迭代的技术节奏。”

这种分布式布局意味着任何单一节点出现问题，整个供应链仍可保持运转，而三点之间的技术共享与协同开发，则形成了一种“产能互备、技术共生”的良性生态。

北京工厂是这个铁三角中历史最悠久、与中国市场联系最深的节点。1993年建立，2003年迁至北京亦庄经济技术开发区，这座工厂见证了中国半导体产业从起步到跃升的完整历程。2022年，颇尔投入1100万美元对北京工厂实施现代化扩产，次年，Gaskleen和Profile II双过滤器产线正式投产——美国的CMP、Gas产线相继向北京转移，本土制造能力得到实质性提升。

从买产品到共研发：本土化的深度进化

颇尔进入中国市场已逾三十年，这段历程本身就是一部从本地化销售到本土化创新的演进史。

早年，颇尔向中国客户提供的主要是标准化产品，技术支持也更多依赖全球经验的本地移植。但随着中国半导体产业加速升级，这种模式的局限性逐渐显现——本土晶圆厂使用的设备、化学品与海外客户存在差异，催生出独特的工艺路线，全球通用的解决方案未必能精准匹配本地工况。

对此，陈磊指出：“随着中国半导体产业升级，客户因为设备、化学品与全球客户不同，诞生了新的工艺路线，这就要求我们的技术团队不能仅依赖全球经验，需要结合本土技术优势与全球先进经验，基于客户工艺痛点持续改善产品，提供定制化解决方案。”

这一判断直接推动了颇尔“In Region, for Region”战略的落地——将中国从市场终端定位升格为创新源头，让本土实验室、工程团队与客户需求之间形成直接的反馈回路。在CMP、湿法、光刻等关键工艺领域，客户的极致需求可以直接输入颇尔全球研发体系，反向驱动核心技术的迭代。而在中国市场验证成熟的方案，也有机会反哺全球，成为下一代半导体工艺的通用技术标准。

这种双向流动，使中国市场的地位发生了根本性转变。

在具体执行层面，颇尔推出的CIP（客户改进项目）是这种深度协作的最典型体现。当客户遭遇颗粒污染或离子污染导致良率下滑时，颇尔的工程团队不是简单地替换一款型号，而是深入分析客户的工艺参数、污染特征和性能瓶颈，给出真正"量身定制"的升级方案。

与之配套的，是颇尔专业的SLS（销售、实验室、服务）团队——从产品选型的专业咨询，到生产过程中的快速问题响应，再到周期性技术培训，形成全链条的技术服务闭环。

“我们这支团队的能力可以概括为三个维度，分别是对半导体工艺的深度理解，对前沿过滤技术的持续研究，以及快速迭代与定制的执行力，真正做到了贴近客户的需求，想客户之所想。”陈磊说道。

颇尔的关键技术押注

“摩尔定律失灵了”，这是近年来在行业中反复被提起的判断。每当制程演进放缓，或关键技术遭遇瓶颈，这一论调便会重新浮现。

陈磊对此并不认同。在他看来，高阶制程仍在沿着摩尔定律的内在逻辑推进：“从5纳米到2纳米，再到1.4纳米，线宽持续收缩。与此同时，颇尔的过滤精度也在同步演进，亚纳米级产品已经进入2纳米工艺。”

这一判断的背后，是持续的技术投入与路线延展。目前，颇尔正推进更高阶亚纳米级产品的研发，以满足先进制程对高通量、低压降与高效率的综合要求。同时，智能化过滤监测、绿色材料以及可回收滤芯等方向，也在其技术版图中逐步成形——既回应产业低碳转型的长期趋势，也为传统过滤体系打开新的增长空间。

在此基础上，颇尔进一步将过滤能力延伸至AI相关领域，尤其是以HBM为代表的先进存储环节。作为算力体系中的关键组件，HBM依赖高密度三维堆叠与超宽带宽，其制造过程对洁净度的要求极为严苛。微小颗粒一旦进入垂直互联结构，便可能引发短路或断路，而这类缺陷往往在封装完成后才暴露，代价高昂。

“HBM对洁净度的要求是极致的，微小颗粒就可能导致器件失效，”陈磊表示，“这使得过滤不再只是辅助环节，而成为影响良率与性能的关键变量，也带来了新的市场空间。”

围绕这一趋势，颇尔正从多个层面展开布局：一方面，与产业链伙伴协同开发适配3D堆叠工艺的分级过滤方案；另一方面，将其在其他高纯度应用领域积累的能力延伸至AI产业链中的关键介质处理；同时，也前瞻性切入数据中心液冷体系中的流体过滤环节。随着高密度算力持续提升，这一领域的需求正在快速放大。

从先进制程到AI算力基础设施，过滤技术的边界仍在延展，而它的重要性，也在不断被重新衡量。

八十年，一条不断提纯的路

1946年，一项诞生于实验室的过滤技术，开启了颇尔的历史。八十年后，这家公司已在全球过滤、分离与纯化领域占据举足轻重的地位，其足迹遍及半导体、生物制药、航空航天、食品饮料、工业水处理等几乎所有对纯净度有极致要求的行业。

对于这八十年，陈磊的总结简洁而有力：颇尔的成功，源于对技术研发的持续投入，以及对不同行业需求的深度理解。

站在新的历史节点上，AI算力的爆发式增长正在重新定义半导体制造的难度上限，芯片的每一次迭代都在向过滤技术提出更苛刻的挑战。而颇尔的答案，是用更小的过滤孔径、更本土的创新能力、更深度的客户协作，将“纯净守护者”的角色在亚纳米时代继续坚守下去。

时光淬炼，滤动芯生。这八个字，或许正是对颇尔八十年最贴切的注解。

4月16日14:00，颇尔将带来以“半导体过滤技术的突破”为主题的线上直播，届时还将送出神秘福利，欢迎扫码预约，锁定席位！

责任编辑：SemiInsights

申请专栏作者

: 半导体行业观察

: 摩尔芯闻

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