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 *** 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?
半导体制造设备和材料是半导体行业最上游的环节。目前来看,集成电路设备制造是中国芯片产业链中最薄弱的环节。经过20多年的追赶,中国与世界在芯片制造领域仍有较大差距。虽然中国在该领域整体落后,但刻蚀机方面已在国际取得一席之地。
全球半导体设备市场的后起之秀
随着近些年 社会 对集成电路的重视和大批海外高端人才的回归,我国的集成电路在这几年出现了飞速的发展。在IC设计(华为海思)、IC制造(中芯国际)、IC封测(长电 科技 )、蚀刻设备(中微半导体)上出现了一批批优秀的企业。
1、半导体设备
我们的主角中微半导体所在的领域就是半导体设备细分行业,这个行业主要有两种半导体设备,一是光刻机,一个是刻蚀机。中微是以刻蚀机为主要设备的供应商,去年12月公司自主研制的5nm等离子体刻蚀机正式通过台积电验证,将用于全球首条5nm制程生产线。
芯片,这个从前被戏称为:除了水和空气,其他都是进口的行业。最近中美贸易战的焦点就是在芯片领域,美国政府对华为的封锁就是下令美国供应商没有经过国会批准不准买给华为芯片。这也是我们非常气愤的地方,为什么中微半导体有了最先进的设备还是会受人制肘呢?
主要是我国的短板在于光刻机,与国外先进技术有非常大的差距。为什么刻蚀机技术那么好,不能弥补这个短板吗?这就是光刻机和蚀刻机的不同,有一部分人把蚀刻机与光刻机搞混。其实两者的区别非常的大,光刻机是芯片制造的灵魂,而蚀刻机是芯片制造的肉体。
光刻机把电路图投影到覆盖有光刻胶的硅片上面,刻蚀机再把刚才画了电路图的硅片上的多余电路图腐蚀掉。光刻机把图案印上去,然后刻蚀机根据印上去的图案刻蚀掉有图案(或者没有图案)的部分,留下剩余的部分就是集成电路。所以说这是两个过程要用到的设备,而且这两个过程是连续的。
我国光刻机的最高水平是上海微电子的90nm制程,世界顶尖的光刻机是ASML的7nm EUV光刻机,ASM已经开始研制5nm制程的光刻机。相对来说,我国在光刻机制造领域与国际先进水平有很大的差距,高端光刻机全部依赖进口。只能说我国的刻蚀机技术领先,中微半导体的介质刻蚀机、硅通孔刻蚀机位于全球前三。但是在整个产业链的产能和技术上,与一些大型的企业差距非常的大,所以在中美贸易战中显得很吃亏。
那我们说完了中微半导体这个单独的行业领域,现在放眼整个行业,来看看半导体设备到底在这个行业中扮演者什么角色?
2、半导体产业
半导体的发展是越来越集成化,越来越小。从早期的电子管到现在的7nm器件,一个小小的芯片上需要有几百个步骤和工艺,显示出高端技术的优越性。也正是这样的行业特点,导致整个行业非常依赖技术的创新。而半导体设备是制作芯片的基石,没有这一块芯片不可能出现。
可以看到虽然产值低,但是缺这个还真的没办法发展下游。这也是贸易战在芯片领域为什么大打出手的原因,没有先进的技术,很难发展非常广大的信息系统。可以说这一行创造的价值并不高,但是不能缺少,是高端技术的积累。
大国重器:7nm芯片刻蚀机龙头
在技术含量极高的高端半导体产业中,能与美欧日韩等国际巨头同台较量的中国企业凤毛麟角,而中微半导体是其中一家。中微半导体是一家以中国为基地、面向全球的高端半导体微观加工设备公司,主要从事半导体设备的研发、生产和销售。而要了解中微这家公司,先不得不介绍一下公司创始人尹志尧。
尹志尧是一个颇具传奇色彩的硅谷技术大拿。
1980年赴美国加州大学洛杉矶分校攻读物理化学博士,毕业后进入英特尔中心研究开发部工作,担任工艺程师;1986年加盟泛林半导体,开发了包括Rainbow介质刻蚀机在内的一系列成功的等离子刻蚀机,使得陷入困境的泛林一举击败应用材料,跃升为全球最大的等离子刻蚀设备制造商,占领了全球40%以上的刻蚀设备市场。
以此同时,泛林与日本东京电子合作,东京电子从泛林这里学会了制造介质等离子体刻蚀机,复制其Rainbow设备在日本销售,后来崛起为介质刻蚀的领先公司。
1991年,泛林遭老对手美国应用材料挖角,尹志尧先后历任应用材料等离子体刻蚀设备产品总部首席技术官、总公司副总裁及等离子体刻蚀事业群总经理、亚洲总部首席技术官。
为了避免知识产权风险,尹志尧从头再来,用不同于泛林时期开发的技术,研发出性能更好的金属刻蚀、硅刻蚀和介质刻蚀设备,应用材料再次击败泛林,重返行业龙头地位,到2000年,应用材料占据了40%以上的国际刻蚀设备市场份额。
目前全球半导体刻蚀设备领域三大巨头——应用材料、泛林、东京电子,都与尹志尧的贡献密切相关。
2004年8月,已年届六旬的尹志尧带领15名硅谷资深华裔技术工程师和管理人员回国,创立了中微半导体,并在短短数年之间崛起为全球半导体设备领域的重要玩家。
中微从2004年创立时,首先着手开发甚高频去耦合的CCP刻蚀设备Primo D-RIE,到目前为止己成功开发了双反应台Primo D-RIE,双反应台Primo AD-RIE和单反应台的Primo AD-RIE三代刻蚀机产品,涵盖65nm、45nm、32nm、28nm、22nm、14nm、7nm到5nm关键尺寸的众多刻蚀应用。
从2012年开始中微开始开发ICP刻蚀设备,到目前为止己成功开发出单反应台的Primo nanova刻蚀设备,同时着手开发双反应台ICP刻蚀设备。公司的ICP刻蚀设备主要是涵盖14nm、7nm到5nm关键尺寸的刻蚀应用。
这里面看起来是几个似乎不起眼的数据,但里面蕴含了满满的技术含量。而中微到底是否掌握了5nm刻蚀技术,一时间众说纷纭。如今,中微半导体与泛林、应用材料、东京电子、日立4家美日企业一起,组成了国际第一梯队,为全球最先进芯片生产线供应刻蚀机。
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)
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