在半導體設備國產替代的大趨勢下，已經有中微公司、拓荊科技、華海清科等公司實現了細分領域的國產替代。但整體來看，在光刻機和封裝設備等領域國產替代仍面臨挑戰。
相對于被ASML壟斷的EUV光刻機，精密封裝設備并不被很多人熟悉。球焊機是一種通過金絲等連接芯片間電路的設備，可用于半導體封裝中引線鍵合等工序。
▲球焊焊點（圖片來自網絡）
在球焊機領域，因為精度不夠，國產球焊機往往只能用于LED顯示等領域，無法適用于精密的IC產線，市場份額主要被K&S、ASM等廠商所壟斷。最近，一家創建于2020年的國產封裝設備企業打破了這樣的局面。
9月末，國產封裝設備廠商凌波微步半導體科技有限公司（以下簡稱“凌波微步”）宣布完成數千萬元的A輪融資，其主營業務就是IC球焊機，產品主要參數性能已經可以比擬國際大廠，并且實現了數百臺的出貨。
近期，芯東西也有機會和凌波微步的創始人兼CEO李煥然進行單獨對話，既對凌波微步的創業故事、背景進行了交流，并從中看到了國產半導體設備的發展機遇。
01.
精密機械控制、團隊協作管理
埋下創業伏筆
李煥然本人曾就讀于香港理工大學，擁有工業自動化碩士學位。在創辦凌波微步之前，他已經擁有30多年的從業經歷，不僅曾效力ASM、太古科技、香港新科等行業頭部玩家，還曾多次自主創業。對他來說，其每一段職業經歷都對凌波微步的創建有所幫助。
李煥然碩士畢業后進入的首家公司就是半導體封裝設備、材料巨頭ASM，當時他的職位是機械工程師。
據李煥然回憶，剛剛進入ASM時，他和很多畢業生一樣，在專業技能上并不成熟。他描述自己剛畢業時的情況：“我本人剛剛畢業的時候其實也什么都不懂，可能你說會畫圖，但是老工程師看了以后就覺得，這個東西根本不能用。”
一開始，李煥然只能在老工程師指導下做一些輔助工作。但隨著經驗的積累，他加入到了轉頭式楔焊機的設計中。在ASM工作期間，李煥然既對半導體行業形成了初步認識，也對精密機械設計、工程師這一一線崗位的職責形成了自己的看法。
之后，李煥然進入了太古科技，主要負責自動化工程師。這家公司是當時全球第七大的封裝公司。在這里，李煥然主要負責一條MQUA封裝產線的自動化。
據李煥然分享，當時，一般IC采用塑膠進行封裝，但如果引腳數量較多且密集時，塑膠就會影響引腳排列，甚至可能會導致短路。此外，塑膠封裝也會帶來IC體積較大、散熱較差等問題。
太古科技的MQUA封裝產線則采用兩個金屬片進行封裝，在BGA（Ball Grid Array）封裝還不成熟的時候，將引腳數提高到400多條。李煥然負責了該項目的全部流程，包括立項、審核、設計方案、成本評估、畫圖、程序、調試等。
他還將4個機械手與產線結合，完成了整個的封裝流程。這是日本之外，亞洲公司首次將機械手用于半導體封裝領域。
2000年左右，李煥然進入了香港新科，該公司是全世界最大的硬盤磁頭廠商，生產基地位于廣東東莞。
當時，香港新科磁頭動態測試機的磁頭運動精度就已經達到了10nm。李煥然首次參與到了磁頭動態測試機、靜態測試機等尖端項目，提升了自己在運動控制和化學分子生物處理等領域的技術實力。
此外，香港新科共有2萬多名員工，也幫助李煥然了解了如此龐大公司的運營。這是他第一次接觸到如此龐大公司內部的運作，以及多個團隊之間的協同配合。這樣的經歷為李煥然自主創業、研發國產IC球焊機打下了堅實的基礎。
02.
結合精密控制系統，打造國產IC球焊機
隨著工作經驗的積累，李煥然開始謀求自主創業。正好此時，美國半導體和電子裝配設備巨頭K&S在中國香港的亞洲總部撤銷，于是其部分員工在香港創辦了一家新的公司。該公司主要業務為K&S二手設備的服務和銷售，以及國際高端設備銷售。
經朋友介紹，李煥然開始負責配套的自動化設備和送料設備。當時李煥然曾經為德國Hesse公司的楔焊系統設計過適合東南亞地區的送料和自動化系統，吸引了很多客戶。之后這套設備成為了全球銷量最大的高端半導體楔焊系統。
此后，李煥然也投資過固晶機等其他設備，并在市場上獲得了成功，搶占了不少日本廠商的市場份額。
在下定自主創業的決心后，李煥然就一直在關注半導體行業的變化，他發現球焊機市場被國際巨頭所壟斷，存在國產玩家成長的空間。早在2014年，李煥然就完成了第一臺IC球焊機設計制造原型機及軟件開發。
雖然球焊機是一類相對較為成熟的半導體設備，但是在半導體領域，球焊機需要對最高上百條引線進行處理。一條線如果檢測出問題，這個生產環節就要停下來進行調整、維修；如果沒有檢測出來問題，之前的工序就要全部作廢。
事實上，國產廠商的設備由于控制精度問題，很難進入IC產線，只能用于LED顯示等對精度要求不高的領域；K&S、ASM等行業巨頭則有著自己的精密運動控制系統，實現了對這一市場的壟斷。
因此，如何提升球焊機的控制精度就至關重要。多年的一線工程師經歷讓李煥然找到了解決辦法。在他看來，既然球焊機的精度難以掌握，那么結合先進的運動控制系統應該可以滿足IC封裝的精度要求。
在確定技術路線后，李煥然很快鎖定了一家廠商的精密控制系統。2017年底，李煥然開始優化運動控制技術，提高控制精度、速度。
盡管研發方向是正確的，但是其原計劃采用的國外超聲波技術不符合開發要求。于是在2018年，李煥然與國內開發商一起對超聲波控制和焊頭設計進行了優化。2019年，李煥然組織團隊繼續推進球焊機研發，并最終實現了IC球焊機的產業化。
如今，凌波微步球焊機的性能并不遜色于K&S和ASM，其XY平臺加速至100公里/小時僅需0.2秒，Z軸焊頭加速至這一速度僅需0.02秒；而在高速運動后，XY平臺可以精確停在所需位置，精度在±2微米內；同時，凌波微步球焊機的焊接力度能夠掌握在±1g。
凌波微步當前已累計完成數百臺設備的出貨，預計在人員和產線到位后將實現每年1500-2000臺的產量，大約占國內市場的20%-30%。
雖然說起來比較簡單，但IC球焊機的研發成功，并非簡單地將運動控制系統和球焊機結合，更依賴于李煥然及其團隊的行業經驗。
李煥然舉例稱，就算是最簡單的導軌潤滑油成分是什么和涂多少都具備一定的技術門檻，更不用說精密運動系統還要結合自身需求，和超聲波圖像結合、編程調教等。“即使有人拷貝了所有的軟件和硬件，距離研發成功可能至少也要5年以上。”
同時，IC球焊機還可用于先進封裝的凸點中。李煥然透露，凌波微步已經做出了用于先進封裝領域的樣機。
李煥然也坦然道，當前凌波微步IC球焊機在基本的物理性能上和K&S、ASM的產品相差無幾，但是在操作簡便性、數據快速導入以及工藝的一些細節上研究得還不夠深入，存在一定差距。
不過從另一方面看來，國際巨頭層級復雜，客戶對設備的反饋需求很難直接傳達到一線工程師手中。凌波微步則能夠提供更加細致地服務，甚至可以加入到產線工藝中，為國產廠商服務。
03.
人才短缺限制凌波微步擴產腳步
據了解，凌波微步分別在深圳和新加坡設有研發中心，并在常熟設有生產基地。李煥然分享道，這樣做既可以吸收國內外的人才，又可以為其在長三角地區的客戶做好服務。
凌波微步位于常熟的生產基地目前每個月可以生產50臺設備，正在擴大產能，預計到年底可以在硬件層面實現每年1500-2000臺的產能。但凌波微步具體產能如何還取決于對工人和技術人才的招聘、培訓情況。李煥然稱，當前凌波微步的員工總人數為70多人，如果想要達到上述每年1500-2000臺的產能，預計需要150-200人，產線上的工人就需要100人左右。
除了擴產以外，擴大研發團隊規模、進一步研究設備在工藝上的應用也是凌波微步第一期融資的主要目標。
講到這里，李煥然表現得十分無奈。他稱，目前凌波微步最缺乏的就是人。從整個行業來看，不管是工作經驗豐富的專業人才，還是有意愿進入這一行業的新鮮血液都不算多。凌波微步現階段不僅需要有經驗的專業人才，更需要有意愿加入這一行業的年輕人。
對于人才培養，他認為提高薪資待遇，甚至給予股權分紅固然是留住人才有效、直接的方法。但是對很多新人來說，真正能夠給他們更好的機會、項目歷練更加重要，需要讓他們真正加入到項目中收獲經驗，而不是端茶倒水打雜。
此外，國產替代浪潮以及半導體設備供應吃緊，都給予了凌波微步這樣創企不少機會。李煥然直言道，當前的環境下，越來越多的廠商偏向于國產設備公司，凌波微步也在服務和對單獨廠商的定制化方面有著優勢。相比于之前創辦、投資的公司，凌波微步更偏向于產品優先，這也對李煥然和管理團隊提出了新的挑戰。
未來，凌波微步將繼續打磨自己的產品，進一步改善球焊機的性能，并將提升IC球焊機器件、系統的國產程度。從長期來看，凌波微步期望在半導體后端工序設備中占有一席之地。
04.
結語：人才短缺
或成國產設備廠商發展瓶頸
在國產替代的當下，中國半導體設備企業獲得了發展的空間，有機會對龍頭發出挑戰。凌波微步實現了在半導體封裝設備領域的又一次突破。
但同時，半導體設備行業的人才匱乏阻礙了很多公司的發展。在與芯東西的交流中，李煥然多次感慨行業人才培養、吸納的艱難，這一因素更是成為了凌波微步擴充產能、業務擴張的最大瓶頸。
對中國半導體行業來說，加強產、學合作、提升行業薪資待遇、加強培訓仍會是接下來發展的重點，這也是半導體設備國產替代的必經之路。
