近两年,我国半导体行业的发展速度很快,但和美国等 科技 巨头相比较,技术仍是落后别人,但是国内产生所自研的技术、设备都能达到世界领先水平。最成功的案例莫过于蚀刻机设备,国内芯片企业所自研的蚀刻机已打破海外的技术垄断。
很多人都不清楚,蚀刻机的重要性并不低于光刻机,两者皆是生产高端芯片的重点设备。
但是,我国的光刻机设备一直处于十分落后的状态,很难让国内半导体厂商生产出高端芯片工艺。而蚀刻机在我国却是特别先进,用于下一代新高端工艺芯片生产,也是绰绰有余。
据了解,中微半导体的所自研的高精度蚀刻机已达到5nm,是国内半导体高端设备的顶尖存在,更是国际半导体行不可忽视的力量。在全球半导体设备企业满意度调查中,中微半导体公司排进世界第三,这也说明很多客户对于中微半导体产品是非常认可的。
要知道,中微半导体之所可以取得今日的巨大成就,完全离不开中微半导体创始人尹志尧,尹志尧拥有200多项各国专利和86项美国专利,而在美国硅谷也是具有一定影响力的华人之一。60岁时的尹志尧身披荣誉,决定携带团队回国创业。
尹志尧携团队回国,创办了中微半导体公司,并且展开对蚀刻机设备的研发,仅仅几年时间,中微半导体企业便自研出第一代介质刻蚀机,该蚀刻机采用单独操作双反台,该设备相比其它蚀刻机效率提升了30%,中微半导体也在市场上获得了好名声。
随着中微半导体的创新技术不断产出,在一段时间当中,中微半导体毅然遭到了美国技术的封锁,直到2015年期间,美国才放弃对中微半导体公司的技术封锁。
中微半导体成立的第11年,中微半导体再次自研出首台最先进的5nm刻蚀机,自此,中国的5nm蚀刻机在全球确立了5nm刻蚀机技术的地位领先。
现如今的中微半导体5nm蚀刻机设备已和台积电等芯片代工企业采购,目前,对于国内的芯片产业链来看,中微半导体已经可以长久的供应技术维持。
对于中微半导体公司的未来发展你怎么认为?
; 蚀刻机主要应用于航空、机械、标牌工业中,可对各种金属和金属制品的表面蚀刻图纹、花纹、几何形状,并能精确镂空,也可对不锈钢进行蚀刻和薄板切割,特别在半导体制程上,蚀刻更是不可或缺的技术。
蚀刻指的是通过曝光制版、显影后,将要蚀刻区域的保护膜去除,在蚀刻时接触化学溶液,达到溶解腐蚀的作用,形成凹凸或者镂空成型的效果。蚀刻机是在芯片生产的过程中所必须使用的一种设备,这种设备的作用就好像是雕刻中的刻刀一样,把一块完整的金属板中不需要的部分给去除掉,剩下的就是需要的电路了。
生产芯片主要用到两种机械,就是光刻机和蚀刻机,光刻机把电路图投影到覆盖有光刻胶的硅片上面,光刻的过程就是制作好的硅圆表面涂上一层光刻胶,接下来通过光线透过掩膜照射到硅圆表面,因为光刻胶的覆盖,照射到的部分被腐蚀掉,没有光照的部分被留下来,这部分便是需要的电路结构。然后蚀刻机把画了电路图的硅片上的多余电路图腐蚀掉,剩下的便是电路结构了。
1996年,美国牵头以西方国家为主的三十余个国家,在奥地利维也纳签下了一份禁售协议(瓦森纳协议)。该协议的主要内容为:成员国在出口敏感产品和技术前,在自愿前提下向其他成员国报备。该协议的初衷原是为了增加透明度,增强敏感产品或技术的可控性。但是在实践过程中,却明显违背了自愿性的原则,逐渐演变为美国的“一言堂”。这一点,在捷克的无源雷达设备、乌克兰的发动机、荷兰的光刻机等生意上,体现得淋漓尽致。
也正是因为该协议的存在,在“中国制造”走向“中国创造”的路上,很多人都注意到了某些领域的极端落后。这其中的主要代表,非芯片莫属。这块小小的集成电路,在电脑手机这样的数码产品和空调电视这样的智能家具上,扮演着不可或缺的重要角色。据金十数据报道:早在2018年,中国的芯片消费量就已经达到全球的33%,超过了美欧两大洲的消费总和。但是在出口方面却相当薄弱,中国芯片在全球芯片供应市场的占比仅有3%,而美国和韩国的数据分别是50%和27%。
这份落后,引起了大量有识之士的注意,于是乎,转折出现了。2019年9月,紫光集团旗下的长江存储带来一则“有望将中国存储芯片自给率从8%提升至40%”的喜讯,Xtacking架构的64层三维闪存已经开始量产。四个月后,三星(全球第一大存储芯片制造商)和SK海力士(全球第二大存储芯片制造商)传出2019年利润暴跌的消息。前者的年营业利润缩水52.9%,后者的2019第四季度营业利润缩水了95%。面对利润“跳水”,SKT海力士隐晦地归结为一句“供过于求”。但明眼人都知道,这背后是中国芯片崛起。
后不久,中微半导体设备公司也带来了好消息。该公司的CEO尹志尧博士表示“国产5nm蚀刻机已经问世,中微半导体作为全球唯一一家可生产5nm蚀刻机的设备供应商,已与台积电签订了合作合同”。该消息一经曝出,多家媒体给出了“芯片垄断进一步松动”的高度评价,很多网友也在第一时间想起来依赖台积电代工的华为。华为虽有研发7nm甚至5nm5G芯片的实力,但国内并没有有能力量产相应制程工艺芯片的供应商。而特朗普正是盯准了这一点,计划通过修改《外国直接产品规则》,来限制台积电向华为的芯片供货。
蚀刻机听起来和“光刻机”这么像,是不是就意味着华为有救了,中国企业可以独立制造5nm芯片了呢?答案是否定的。“光刻”和“蚀刻”是制作芯片过程中的两个重要流程,前者是将电路缩小,印照在涂抹了光刻胶的金属板上,形成晶圆。后者是对光刻胶的晶圆部分,进行化学腐蚀,最终得到想要的晶圆形状。所以光有蚀刻机,是不足以制造芯片的。虽然二者技术难度听上去相差不多,但是一台由荷兰生产的EUV光刻机有价无市,可以卖出十倍于国产蚀刻机的售价。
不过,也没必要因此而大感失望。毕竟作为一个条件相对艰苦许多的追赶者,一口吃不成一个大胖子,才符合商业和研发的规则。更何况,蚀刻机在所有制造芯片的设备中,技术难度仅次于光刻机,而中微半导体已经走在了全球前列。除此之外,中微半导体在重要性堪比光刻机的薄膜设备研制上也走在全球全列。倘若中微半导体能够保持在该领域的技术优势,完全有机会在日后实现,对以台积电为代表的制造芯片企业的反垄断。(李双喜)
紫金 财经 5月8日消息 近日,国产芯片行业传来好消息。据媒体报道,中微公司成功研制出3nm蚀刻机,且完成了原型机的设计、制造、测试及初步的工艺开发和评估,并已进入量产阶段。
之前,中微的等离子体刻蚀设备已应用在国际一线客户先进集成电路加工制造生产线及先进封装生产线。此次3nm刻蚀机诞生,使得中国芯片企业以后能够参与到更先进的高端芯片制造产业链中。
众所周知,半导体工艺流程主要包括晶圆制造、设计、制造和封测几个环节。每个环节不但需要高尖端技术,还需要大量的软件和硬件设备。单晶硅片制造需要单晶炉等设备,IC制造需要光刻机、刻蚀机、薄膜设备、扩散离子注入设备、湿法设备、过程检测等六大类设备。其中,光刻机、刻蚀机、薄膜设备最为主要。
光刻机的工作原理与冲洗照片差不多,就是通过显影技术将线路图复制到硅片上。而刻蚀机的工作原理是按光刻机刻出的电路结构,在硅片上进行微观雕刻,刻出沟槽或接触孔。刻蚀机利用显影后的光刻胶图形作为掩模,在衬底上腐蚀掉一定深度的薄膜物质,随后得到与光刻胶图形相同的集成电路图形。
ASML公司EUV光刻机工程师曾表示,光刻机是人类智慧的结晶,把光当成画笔,将集成电路线路图复制到硅片上。而刻蚀机则像是工匠手中的一把雕刻刀,要在头发丝几千万分之一面积的大小上做几十层楼的“龙骨”建设,直接决定了芯片的工艺制程。
在高端芯片数百亿根晶体管,集成电路的勾勒雕刻过程中,至少需要上千个工艺步骤。但如此高端、复杂的刻蚀机最终被中微半导体突破,一直自认为技术领先的美国企业大为不满。
近年来,美国半导体设备公司美国应用材料、泛林研发、维科为了遏制中微的发展,轮番向中微发起了商业机密和专利侵权的诉讼,意欲遏制中微的发展。所幸的是,中微早做了充分的准备,他们在国内外申请了1200多件相关专利,其中绝大部分是发明专利,有力地保护了其自主创新形成的知识产权。
中微掌门人尹志尧曾表示,中微是国内被美国起诉最多的半导体公司,其中主要有四场大官司。这四场官司包括了专利诉讼,商业机密等多个方面,但是无一例外,中微都取得了胜利或者达成了和解。
据悉,美国维科在蚀刻机市场被中微打得节节败退,为了遏制中微迅猛的发展势头,维科在纽约联邦法院对中微的石墨盘供应商SGL发起了专利侵权诉讼,并索要巨额赔偿。但事实是SGL并没有侵犯维科的专利,反而是后者盗用了中微的晶圆承载器同步锁定相关专利。
为了保护自己的合法权益,中微直接发起反击,向上海海关递交了扣押维科侵权的商品,这批货物价值3000多万,直接给予维科重创,使得其不得不做出妥协,主动寻求中微的谅解,双方最终达成专利交叉授权协议。
如今,中微在蚀刻机领域已经全球领先,但在整个芯片领域,我们还没有实现芯片工艺的全国产覆盖。受制于国外的设备,我国在高端芯片上和欧美还相差一段距离,逻辑器件技术水平上差三代左右,也就是5到10年的差距。
从现阶段看,国内厂商与全球龙头技术差距正在逐渐缩短,国产替代迎来机遇期,中微公司掌握3nm刻蚀技术的消息也给半导体行业的发展带来了信心。尹志尧曾表示,中国人注重数理化,工程技术,又有耐心,最适合搞集成电路。“只要我们有一定的耐心,将来一定会成为世界芯片领域先进的国家”。
芯片制造分为设计、制造和封装这三个环节,需要原材料,软件和硬件等多方面的支持,我们国家在光刻机领域没有掌握核心技术,但是中微已经成功研制出3nm刻蚀机,并且已经进入量产阶段,这是我们国家一个重大突破!
光刻机就是通过显影技术将线路图复制到硅片上,而刻蚀机是在硅片上进行微观雕刻,刻出沟槽或接触孔。光刻机就像把光当作画笔进行作画,刻蚀机则是雕刻刀,这两种设备都直接决定了芯片的工艺。
中微半导体突破的3nm刻蚀机属于世界先进水平,这让一些美国企业大为不满,多次向中微发起商业机密和专利侵权的诉讼,但是中微早就做足准备,最后结果都取得胜利或者达成和解,但在深入调查中,反而发现美企使用中微的专利技术造成侵权。
3nm刻蚀机此次为何意义重大,就是因为已经落实到量产,直接跻身于世界一线,提高了我们国家在芯片领域的话语权。在几乎相同的时间,美国IBM发布了2nm芯片制造技术,但是实现量产还需要几年时间,台积电也在研发3nm技术,最终谁的技术更快实现还是未知数。
当然,我们也应该正视国家技术不足的方面,我们的芯片制程和国际先进水平差距明显,但我们并不是全无基础,国内厂商迎来机会,现在正是国产替代的新机遇,半导体行业突破指日可待。