什么是MEMS技术?

什么是MEMS技术?,第1张

MEMS是微机械(微米/纳米级)与IC集成的微系统,即具有智能的微系统,MEMS基于硅微加工技术但不仅限于它。简单来说,MEMS就是对系统级芯片的进一步集成。我们几乎可以在单个芯片上集成任何东西,像运动装置、光学系统、发音系统、化学分析、无线系统及计算系统等,因此MEMS技术是一门多学科交叉的技术。MEMS器件价格低廉、性能优异、适用于多种应用,将成为影响未来生活的重要技术之一。微电子机械系统(MEMS)技术是建立在微米/纳米技术(micro/nanotechnology)基础上的21世纪前沿技术,是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种 微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令,还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)相结合的制造工艺,制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。 微电子机械系统(MEMS)是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术,该技术将对未来人类生活产生革命性的影响。它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等多学科。对 微电子机械系统(MEMS)的研究主要包括理论基础研究、制造工艺研究及应用研究三类。理论研究主要是研究微尺寸效应、微磨擦、微构件的机械效应以及微机械、微传感器、微执行器等的设计原理和控制研究等;制造工艺研究包括微材料性能、微加工工艺技术、微器件的集成和装配以及微测量技术等;应用研究主要是将所研究的成果,如微型电机、微型阀、微型传感器以及各种专用微型机械投入实用。微电子机械系统(MEMS)的制造,是从专用集成电路(ASIC)技术发展过来的,如同ASIC技术那样,可以用微电子工艺技术的方法批量制造。但比ASIC制造更加复杂,这是由于 微电子机械系统(MEMS)的制造采用了诸如生物或者化学活化剂之类的特殊材料,是一种高水平的微米/纳米技术。微米制造技术包括对微米材料的加工和制造。它的制造工艺包括:光刻刻蚀、淀积、外延生长、扩散、离子注入、测试、监测与封装。纳米制造技术和工艺,除了包括微米制造的一些技术(如离子束光刻等)与工艺外,还包括利用材料的本质特性而对材料进行分子和原子量级的加工与排列技术和工艺等。 微电子机械系统的制造方法包括LIGA工艺(光刻、电镀成形、铸塑)、声激光刻蚀、非平面电子束光刻、真空镀膜(溅射)、硅直接键合、电火花加工、金刚石微量切削加工。

在半导体芯片制造中,“光刻”和“刻蚀”是两个紧密相连的步骤,它们也是非常关键的步骤。 “光刻”等同于通过投影在晶片上“绘制”电路图。此时,电路图实际上并未绘制在晶圆上,而是绘制在晶圆表面的光刻胶上。光刻胶的表面层是光致抗蚀剂,光敏材料将在曝光后降解。 “蚀刻”是实际上沿着光致抗蚀剂的表面显影以在晶片上雕刻电路图的图案。

半导体芯片设备蚀刻机在芯片制造领域处于国内替代的最前沿。有三个核心环节,分别是薄膜沉积,光刻和刻蚀。刻蚀是通过化学或物理方法选择性地蚀刻或剥离基板或表面覆盖膜的表面以形成由光刻法限定的电路图案的过程。

其中,光刻是最复杂,最关键,最昂贵和最耗时的环节。刻蚀的成本仅次于光刻,其重要性正在提高。薄膜沉积也是必不可少的重要过程。为了实现大型集成电路的分层结构,需要重复沉积-蚀刻-沉积的过程。

随着国际高端量产芯片从14nm到10nm到7nm,5nm甚至更小芯片的发展,当前市场上普遍使用的浸没式光刻机受到光波长的限制,密钥尺寸无法满足要求,因此必须采用多个模板过程。 使用蚀刻工艺来达到较小的尺寸,使得刻蚀技术及相关设备的重要性进一步提高。

刻蚀机是芯片制造和微处理的最重要设备之一。它使用等离子蚀刻技术,并使用活性化学物质在硅晶圆上蚀刻微电路。 7nm工艺相当于人发直径的千分之一,这是人在大型生产线上可以制造的最小集成电路布线间距,接近微观加工的极限。尽管我国的半导体设备行业与国际巨头之间仍然存在差距,但我们可以看到,无论是受环境,下游需求还是研发能力的驱动,国内半导体设备行业都发生了质的飞跃。

中微公司主要从事高端半导体芯片设备,包括半导体芯片集成电路制造,先进封装,LED生产,MEMS制造以及其他具有微工艺的高端设备。该 公司的等离子蚀刻设备已专门用于国际一线客户的集成电路和65nm至14nm,7nm和5nm先进封装的加工和制造。其中,7nm / 5nm蚀刻技术是国内稀缺性的技术。 该公司的MOCVD设备已在行业领先客户的生产线上投入批量生产,已成为基于GaN的LED的全球领先制造商。

公司的客户包括国内外的主流晶圆厂和LED制造商。随着公司产品性能的不断提高,客户的认可度和丰富度也在不断提高。公司生产的蚀刻设备的主要客户包括 全球代工领导者台积电,大陆代工领导者中芯国际,联电,海力士,长江存储等,光电厂商华灿光电、璨扬光电、三安光电 等。随着中微股份在半导体芯片设备领域的不断发展,公司在IC制造,IC封装和测试以及LED行业中的渗透率不断提高,并且越来越多国际厂商已成为公司的主要客户。公司开发的5nm蚀刻机已通过台积电的验证。 Prismo A7设备在全球基于氮化镓的LED MOCVD市场中处于领先地位,成功超过了传统的领先企业Veeco和Aixtron。

中微公司的主要业务是蚀刻设备和MOCVD设备的生产和销售,并处于国内半导体设备市场的前列。与公司有可比性的公司包括领先的国际蚀刻设备LAM和MOCVD设备领先的Veeco,以及国内两级半导体设备公司北方华创和精测电子。 在蚀刻设备市场上,中微公司与LAM之间存在很大差距,在MOCVD设备领域,中微公司具有与Veeco相近的实力。从国内来看,中微公司和精测电子处于同一水平,仅次于北华创,主要是因为公司是半导体芯片设备的后起之秀。总体而言,中微公司处于国内半导体芯片设备的第一梯队。

2020年前三季度,营业收入为14.8亿元,同比增长21.3%,归属于母公司所有者的净利润为2.8亿元,同比大幅增长105.3%。扣非净利润-4547.3万元,同比下降138.1%。其中,前三季度非经常性损益为2.44亿元。剔除政府补贴,确认的公允价值变动损益为1.55亿元,这主要是由于公司对中芯国际A股股权价值变动的投资以及LED芯片的供过于求。随着价格持续下降,下游企业面临毛利率和库存的双重压力。

A股上市公司半导体芯片刻蚀设备黑马股中微公司自2020年7月见顶后保持中期下降趋势,主力筹码相对较少控盘不足,据大数据统计,主力筹码约为21%,主力控盘比率约为31%; 趋势研判与多空研判方面,可以参考15日与45日均线的排列关系,中短期以15日均线作为多空参考,中期以45日均线作为多空参考。


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