馬桶巨頭成功跨界芯片制造！
2025-02-06 11:49:11 EETOP日本最大馬桶制造商TOTO主要以馬桶和衛浴設備聞名，而該公司在陶瓷材料的專業知識也可應用在半導體制造中。
據日經報道，TOTO與半導體的關系可追溯至1980年代，當時TOTO為半導體產業開發高性能精密陶瓷。然而，該業務多年無利可圖，但隨著半導體市場近年蓬勃發展，其營運利潤在2022財政年度大躍升。目前TOTO也積極利用陶瓷材料，廣泛應用在先進芯片生產。
TOTO 用于芯片制造設備的主要產品是“靜電吸盤”（Electrostatic Chucks，或稱 e-chucks、ESC），可在電路蝕刻過程中固定硅晶圓，同時維持整個晶圓的溫度分布均勻。設備內部會產生等離子體，創造出TOTO所形容類似閃電的環境。
名古屋大學低溫等離子體科學中心教授Makoto Sekine表示，制造先進存儲器可能需要在單一芯片上堆疊超過100層的存儲器單元（cell），隨著制程環境變更嚴苛，電子芯片需要更耐用。
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靜電吸盤（ESC）是利用「靜電的力量」吸附對象物的一種裝置。
在現代半導體制造中，靜電吸盤通過靜電力來固定硅晶圓或其他基板，取代傳統的機械夾具或真空吸附方法。這也是芯片制造中多個關鍵步驟的重要零組件，包括極紫外光（EUV）光刻、電漿蝕刻、化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）及其他需要精準固定晶圓并確保最小污染的制程。
傳統上，靜電吸盤主要應用于CVD、PVD及電漿蝕刻，但并未用于深紫外光（DUV）光刻，因為DUV光刻是在常壓或浸沒式液體環境下進行，通過晶圓下方的真空系統可維持晶圓的平整度與定位，與EUV光刻則有所不同。
EUV 光吸收極短的13.5nm波長，且必須在高真空環境下運行，避免EUV光吸收，芯片制造商選擇靜電吸盤取代真空吸盤，因為靜電吸盤更適用于這種環境。此外，靜電吸盤能提供更穩定的夾持力，降低變形程度，提升圖層對準（Overlay）及臨界尺寸（Critical Dimension，CD）控制的精度。
（Source：Creative Technology Corporation）
然而，處理一個晶圓、制造一個芯片需要超過4,000個步驟，加上EUV重要性不斷增加，ESC的使用率一直上升，也帶動TOTO的營收和利潤。
以技術來說，ESC所使用的高性能陶瓷雖然堅硬，但容易變脆，必須兼具強度與抗裂性，而TOTO運用長年制造廁所需的成型與燒成技術，可以制造出抗裂的均質材料。
為了鞏固自身地位，TOTO在制造方面投入了大量資金。2020年，該公司斥資118億日圓（約7200萬美元）在日本大分興建陶瓷生產設施。 在2020年4月到2024年4月期間，該公司的陶瓷生產員工增加了約20%。根據TOTO總裁Noriaki Kiyota去年10月電話會議的說法，正在考慮新工廠的計劃。
值得注意的是，陶瓷靜電吸盤是半導體晶圓制造設備的關鍵零組件，目前主要市場仍掌握在日本陶瓷綜合制造商（NTK CERATEC）、TOTO、京瓷、日本礙子、新光電氣（Shinko Electric Industries）等企業手中（見下表）。
當TOTO最初進入半導體產業時，面臨重大挑戰。公司最早供應結構性零件，但銷售表現不佳。后來在靜電吸盤領域取得一定成功，但由于良率過低，導致產能無法滿足市場需求。最終，TOTO通過其衛浴業務的技術經驗，成功找出了問題所在。
TOTO 曾使用高精密顯微鏡檢查馬桶表面，找出并修正微小瑕疵，防止污垢附著。當公司將相同技術應用于靜電吸盤時，發現零件上有化妝品粉末等異物顆粒，原來是當時大部分的生產工作仍依賴人工，加上無塵室標準較低，影響了產品質量。
目前TOTO將目光投向切割和封裝等下游制程，如3D堆疊技術要求基板材料采用新技術。TOTO 陶瓷業務企劃部經理 Junji Kameshima 指出，未來陶瓷將在下游制程設備中被應用到更多地方。
在2024財年，TOTO預計其陶瓷部門的營業利潤將達到200億日圓（約1.3億美元），營業利潤率接近40%，遠高于公司整體7%預期。TOTO目標是在2026財年達到250億日圓，并擴大產品組合以幫助穩定業務。
目前，TOTO已將住宅設備業務和中國業務的利潤重新投資于陶瓷技術中，隨著日本住房市場萎縮、中國經濟放緩之際，AI、數據中心與電子設備需求激增，推動半導體業投資增加。總裁Kiyota也強調，即使有起有落，半導體產業毫無疑問會持續成倍成長。
EETOP綜合整理自：日經亞洲、technews
