从卫浴到芯片：日本TOTO跨界半导体制造，静电吸盘技术成关键

【蜂耘网 电子电工】乙巳蛇年伊始，全球半导体行业迎来了一位意想不到的新玩家——日本卫浴巨头TOTO（东陶）。这家以智能马桶和卫浴设备闻名全球的企业，正式宣布进军半导体制造领域，并将其在精密制造领域积累的技术应用于芯片生产。这一跨界举措引发了业界的广泛关注，尤其是TOTO在静电吸盘（Electrostatic Chuck，或称E-CHUCK、ESC）技术上的突破，被认为可能为半导体制造带来新的变革。

TOTO的跨界之路：从卫浴到半导体

TOTO成立于1917年，是全球第三大陶瓷卫浴产品制造商，其产品以高品质和创新技术著称，尤其是在智能马桶领域占据重要市场份额。TOTO 与半导体的缘分可追溯至 1980 年代，当时就为半导体产业开发高性能精密陶瓷。

该业务曾长期无利可图，后来在静电吸盘领域取得一定成功，却因良率过低致产能无法满足市场需求。最终，TOTO 借助其在卫浴业务中的技术经验，成功找出问题所在。TOTO 曾用高精密显微镜检查马桶表面以找出并修正微小瑕疵，当将此技术应用于静电吸盘时，发现产品上存在化妆品粉末等异物颗粒，原来是当时大部分生产工作依赖人工，且无尘室标准较低，影响了产品质量。

随着近年来半导体市场的繁荣，TOTO该业务的利润在 2022 财年大幅增长，TOTO也看到了新的增长机遇。近年来，TOTO将其在精密陶瓷和静电技术方面的经验应用于半导体制造设备，特别是静电吸盘的研发与生产。

TOTO 社长 清田典昭（Noriaki Kiyota）强调，尽管半导体行业存在波动，但无疑仍将保持指数级增长。

静电吸盘是半导体制造中的关键组件，用于在晶圆加工过程中固定硅片。TOTO利用其在陶瓷材料和高精度制造方面的技术优势，成功开发出高性能的静电吸盘产品，并已向多家半导体制造商供货。这一技术的突破，不仅为TOTO打开了新的市场，也为其跨界半导体制造奠定了基础。

核心竞争力：静电吸盘技术

静电吸盘是半导体制造中不可或缺的部件，如极紫外光（EUV）光刻、电浆蚀刻、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）及其他需要精准固定晶圆并确保最小污染的制程。它的工作原理是通过静电力将硅片固定在加工平台上，取代了传统的机械夹具或真空吸附方法，以确保在高速、高精度的制造过程中硅片不会发生位移或振动。

同时，静电吸盘可在电路蚀刻过程中固定硅晶圆，同时保持整个晶圆的温度分布均匀。制造先进存储器可能需要在单一芯片上堆叠超过 100 层的存储器单元，随着制程环境愈发严苛，电子芯片对耐用性的要求更高，而静电吸盘正好满足这一需求。

传统上，静电吸盘主要应用于 CVD、PVD 及电浆蚀刻，但未用于深紫外光（DUV）光刻。因为 DUV 光刻在常压或浸没式液体环境下进行，可通过晶圆下方的真空系统维持晶圆的平整度与定位，而 EUV 光刻则需在高真空环境下运行，以避免 EUV 光吸收，静电吸盘在此环境中更具优势，且能提供更稳定的夹持力，提升图层对准及临界尺寸控制的精度。随着EUV光刻技术在7纳米以下制程中的广泛应用，ESC的需求不断增加。

TOTO的静电吸盘采用高纯度陶瓷材料制成，具有优异的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性能。这种材料不仅能够承受等离子体蚀刻机2000℃的高温和化学腐蚀，还能保持纳米级的平整度。TOTO的静电吸盘平整度误差控制在1微米以内，相当于头发丝的1/80，这使得其产品在半导体制造中具有显著的竞争力。

这项技术源于其在卫浴设备中积累的精密制造经验。例如，智能马桶中的陶瓷部件需要极高的精度和耐久性，这与半导体制造设备的要求不谋而合。通过将卫浴领域的技术迁移到半导体行业，TOTO成功实现了技术的跨界应用。

机遇与挑战并存

TOTO进军半导体制造领域的时机，正值全球芯片供应链重组的关键时期。随着5G、人工智能、物联网和电动汽车等技术的快速发展，半导体需求持续增长，各国纷纷加大对该领域的投资。日本政府也将半导体产业列为国家战略重点，并推出多项政策支持本土企业的发展。

静电卡盘市场目前主要被美日韩等企业垄断，主要供应商包括美国应用材料（AMAT）、泛林集团（Lam Research），日本新光电气（Shinko Electric Industries）、TOTO、日本陶瓷综合制造商（NTK CERATEC）、京瓷、日本碍子，韩国的 MiCo、AEGISCO、KSM、LK ENGINEERING 等公司。

然而，半导体制造是一个技术密集、资本密集的行业，进入门槛极高。TOTO虽然在高精度制造和材料科学方面具有优势，但仍需面对来自传统半导体设备巨头的激烈竞争。此外，半导体行业的周期性波动和技术迭代速度也对新进入者提出了严峻挑战。

此前我们也报道过多个行业的公司跨界半导体，最终失败的案例，TOTO的跨界举措能否成功引发了市场的广泛关注。

如此跨界，能否站稳脚跟？

分析人士认为，TOTO在静电吸盘领域的技术突破，为其在半导体行业站稳脚跟提供了可能。如果能够进一步扩大市场份额并拓展产品线，TOTO有望成为半导体制造设备领域的重要参与者。

为巩固自身地位，TOTO 在制造方面投入大量资金，包括将住宅设备业务和中国业务的利润重新投资于陶瓷技术中，以应对日本房地产市场的萎缩和中国经济的放缓。2020 年斥资 118 亿日元在日本大分兴建陶瓷生产设施，2020 年 4 月至 2024 年 4 月期间，陶瓷生产员工增加约 20%，并考虑建新工厂的计划。

TOTO 预计其半导体业务今年的营业利润将超过 1 亿美元。静电卡盘表面材料主要有氧化铝陶瓷与氮化铝陶瓷两种，氧化铝陶瓷工艺简单，应用广泛，而随着氮化铝陶瓷烧结工艺进步，未来有望逐渐替代氧化铝陶瓷的静电卡盘。

TOTO 还将目光投向切割和封装等下游制程，积极探索3D封装和芯片堆叠技术等下游工艺，陶瓷将在半导体后段制程设备中得到更多应用。

在 2024 财年，TOTO 预计其陶瓷部门的营业利润将达到 200 亿日元，营业利润率接近 40%，远高于公司整体 7% 的预期。其目标是在 2026 财年达到 250 亿日元，并扩大产品组合以稳定业务。

然而，也有专家指出，TOTO的成功与否将取决于其能否持续创新并适应半导体行业的快速变化。半导体制造设备的研发需要大量的资金投入和技术积累，TOTO需要在保持技术优势的同时，加强与上下游企业的合作，以构建完整的产业生态。

（蜂耘电工电工网 责任编辑：似也）