国产半导体设备“破冰”,事关5nm工艺,河南研究院立功了

国产半导体设备“破冰”,事关5nm工艺,河南研究院立功了,第1张

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在当今世界 科技 全球化的发展中,经济的发展越来越智能化、数字化。各行各业的部门运营都离不开电子设备,而芯片作为电子设备的运转核心,是相当重要的组成部分。

可以说芯片对于机器的重要性,相当于大脑对于人类的重要性一样,确定人类失去生命体征的信息不是心跳停止,而是脑死亡,机器也是一样,没有芯片,机器也就失去“活性”。

但由于电子产业在近两年来的快速发展,芯片的供应已经跟不上市场需求的剧增,全球迎来了“缺芯”局面。对此很多芯片工厂纷纷加大产程。

大家知道芯片的制造对于高端光刻机的依赖是很大的。尤其是7nm制程以下的芯片,如果没有EUV光刻机是几乎无法实现量产,而EUV的制造工艺则为ASML公司所垄断。

但由于“芯片规则”的修改,ASML的光刻机有一部分用到了美方的技术,由于技术限制ASML无法对我们自由出货。在2019年我国就向ASML公司耗资十亿人民币订购了一台EUV光刻机,但由于各种原因,这台光刻机到现在都未能在我国落地。

在目前全球缺芯的大背景下,我们的芯片供应自然也是紧缺的,在这档口芯片供应又被“卡了脖子”,我们的处境更是艰难。

虽然ASML表示除了EUV光刻机外其他的光刻设备都能对我们自由出货,但这远远不够。

越是精密的设备对于芯片的精密度要求就越高。如手机需要的芯片至少是7nm制程以下,不仅要求体积小,还要求高性能,运行稳定,有优秀的信息连接和反馈效率。

从我们的手机市场来看,我们对于7nm制程以下芯片的需求量是巨大的,半导体设备国产化已经迫在眉睫。

这有多重要从华为的遭遇就能看得出来,自从5G芯片被断供之后,作为主营业务的手机销售一落千丈,不仅已经推出的手机开始缺货,新的5G手机也迟迟无法发布。

但说实话,EUV光刻机的制造不是凭借努力钻研或者大量投资就能实现的。我们从来不怕困难不怕吃苦,我们国家的经济实力也有目共睹,如果能用钱解决的事那都不叫事。

难点在于EUV光刻机关键的零部件就多达十多万,其中还包含一些电子特气。给ASML提供光刻设备零部件的企业就多达5000多家,遍布世界40多个国家。

如此强大的供应链整合能力目前除了ASML还没有谁能做到。这也是为什么ASML的高层会说,即使把光刻机的设计图纸放出来也没人能造出来。虽然听起来太过自信,但也不是全无道理。

芯片的制造过程包含了刻蚀、光刻、离子注入和清洗等多种工艺,这些过程都需要相应的设备来完成,并不只是需要光刻机。

我国在这些方面都一直在努力。目前我们28nm制程芯片的生产工艺已经很成熟了,完全可以满足国内需求,主要就是7nm以下的高端芯片问题还未解决。

根据媒体4月7日消息,郑州轨道交通信息技术研究院成功研发出了全自动12寸晶圆激光开槽设备。除了具备常规的激光开槽功能之外,还能够支持120微米以下超薄wafe的全切工艺,以及支持5nm DBG工艺。

这套设备采用的是模块化设计,能够支持纳秒、皮秒、飞秒等不同脉宽的激光器。完全自主研发的光学系统,光斑宽度及长度都能够自由调节,超高精度运动控制平台技术与其完美结合,极大减少了设备对材质、晶向、厚度以及电阻率的限制难题。

全兼容的工艺使产品的破损率得到了有效的控制,良品率得到了很大的提升。

轨交院的研发团队对这项技术难题的攻克,表示了我们在5nm芯片工艺上取得了重大突破,晶圆加工工艺达到了新高度。证明了我国在晶圆激光切割领域的强大研发实力。

完全的自主研发系统更是实现了高度自主化,无惧技术限制。

未来的芯片精度只会越来越高,现在国内很多芯片厂商为了摆脱技术限制开始研发新的芯片封装工艺。这项切割技术的研发也将助力国内的“小芯片”封装工艺,帮助这些芯片厂家提升工艺水平。

这对于我国先进制程的芯片发展具有里程碑式的意义。

对于我们的国产化芯片设备制造技术大家有什么想法呢?欢迎在评论区互相交流。

上个世纪90年代,在半导体产业高标准过程管理需求下,催生了高度行业化以及定制化的MES制造执行系统,并演化成可集成模式的I-MES制造执行系统套件。

作为改革开放排头兵,我国第一个引进MES的企业是宝钢,20世纪80年代宝钢预见性的引进了MES管理系统,但是经过几年发展,我国MES系统相较于国外仍然处于劣势。

2015年,中国制造业MES迎来了重大战略机遇。为了对标德国的“工业4.0”以及美国的“工业互联网”战略, 中国推出了“中国制造2025”的战略 ,并制定了一系列的技术标准以及从产业政策上进行了大量的引导,MES系统也由单一的生产记录型系统,进化为全方位的企业级执行协同系统。

这三十年的发展,对于国产软件来说,可谓“凛冬”,但 伴随着国产替代和政策扶持浪潮越来越大,国产半导体MES的“破冰号角”即将吹响。

这个时期,国内MES的从业者将迎来巨大发展机会,一批技术储备雄厚的企业实现跨越式发展。同时,云化、低代码的新企业也开始入局, 使得赛道异常火热,竞争更为激烈

#赛道火热

半导体MES系统起初是由设备供应商提供的,作为最早一批提供半导体MES的供应商,consilium和Promis利用低廉的价格在当时展开了水深火热的竞争。

但是,后来两家企业均被本身做半导体设备商的应用材料收购。在收购了Consilium和brooks software之后,也让 应用材料成为全球当之无愧的半导体MES霸主

进入21世纪后,专门的MES系统提供商开始出现,比如IBM提供了SIView的解决方案。 SIView是目前唯一可以与应用材料一较高下的半导体MES系统

而目前,在半导体MES领域,绝大部分12英寸晶圆厂系统几乎被国外厂商所垄断,其中IBM和应用材料两大行业巨头“霸占”了国内80%的市场。

国产半导体MES系统能否从中突围,分获一杯羹,打破IBM和应用材料两大巨头的垄断,无疑对国产芯片制造有着重要的意义。

据了解,半导体制造端的软件主要是CIM软件,而在整个CIM系统中,MES又是核心系统。但是 技术壁垒高、验证时间长是半导体MES系统的特性 ,和半导体设备不同,半导体MES系统在晶圆厂的全产线上是不能有任何偏差,这也造成了半导体MES行业市场份额极为集中,且行业壁垒极高,新玩家很难进入这一市场。

随着晶圆尺寸从4英寸变为6英寸、8英寸、12英寸,芯片性能和制造要求在不断提升,晶圆厂的自动化水平也在不断提升,从人工产线变为半自动产线、自动产线, MES系统对晶圆厂生产越来越重要

值得一提的是,今年以来,国内半导体MES企业异军突起,获得资本和市场的高度关注,融资赛道异常火热。

2021年,各半导体MES/CIM领域的国产厂商凭借其专业人才、技术实力获得资本青睐,相继完成大额度融资,实现国产软件自主化。

# 凭实力竞争

上扬软件

成立于2001年的上扬软件,是国内首批专门为半导体、光伏、LED等高 科技 制造业提供MES、CIM等软件产品和解决方案的供应商。目前已拥有4、5、6、8、12寸半导体MES整体解决方案。除了myCIM(MES)以外,上扬软件还提供包括EAP、RMS、APC、FDC、RCM、MDM在内的子系统。

2021年5月,上扬软件完成C1轮融资,获得哈勃资本、兴橙资本、红土善利的投资。此前,上扬软件在2017年就获得了深创投的A轮融资,启动进入半导体高端市场;2019年获得北京屹唐华创、上海物联网的B轮融资,进入8/12寸MES的产品研发。 10月份,上扬软件又完成了由大基金二期领投,中芯聚源、浦东科投等跟投的新一轮数亿元融资。在资金的大力支持下,上扬软件拿下了国内CMOS晶圆代工厂商长光圆辰和存储厂商杭州驰拓的12英寸产线

芯享 科技

芯享 科技 成立于2018年,是国内领先的半导体晶圆制造、先进封装厂生产自动化CIM系统解决方案服务商,也是目前国内少数可以为8寸、12寸晶圆制造FAB提供整体自动化咨询与建设的高新技术企业,在半导体封测领域的数个技术方向上也打破了国际CIM厂商垄断,达到了世界先进水平。

芯享 科技 以MES生产执行为核心,通过生产计划等链入企业管理系统,为客户服务员。目前已拥有9家晶圆厂商客户,MES客户包括SK海力士和华虹等。 今年3月,芯享 科技 获得红杉中国、高瓴资本、华登国际联合领投的近亿元A轮融资

赛美特

2020年并购成立的赛美特,成功合并了具有多年半导体行业经验积累的“上海特劢丝”“固耀SEMI Integration“和“深圳微迅”三家公司。成立以来,致力于填补国内集成电路制造工业软件领域空白。

赛美特自主研发打造的国产CIM解决方案,涵盖1800多个满足8/12寸晶圆制造厂所需的功能,能够打破国外厂商垄断,是目前国内唯一可支持12寸晶圆全自动化生产的智能制造软件服务商。

2021年5月,赛美特获得5000万元A轮融资。 据了解,目前赛美特在上海成立了专门的MES事业部,其产品目前已用于50余座工厂,客户包括SK海力士、三星、紫光等。

哥瑞利

成立于2007年的哥瑞利,一直专注于打造中国自有的高端半导体智能制造CIM软件,目前已为半导体、面板、光伏、PCB、PCBA、半导体设备等多行业提供了全栈产品线及解决方案。研发服务团队超过300人,拥有21项专利和111项软件著作权(含申请中)。在半导体前道领域,其客户有中芯国际等。 11月12日哥瑞利获得由招商资本、国新风投深圳领投的3亿元新一轮融资

值得注意的是,2021年哥瑞利实现了全国产自研的MES在半导体12寸前道晶圆制造全自动化工厂的首次应用,预计在明年交付量产。

除了上述企业,国内其他软件企业也研发了半导体MES产品,比如华磊迅拓、乾元坤和等。但这些企业普遍以第三方开发服务起家,在与专业的半导体MES大厂比较时仍然有行业适配上的差距。

因此, “菜鸡互啄”的时代已经过去,留下来的都是专业选手的竞赛

#写在最后

“种一棵树,最好的时候是十年前,其次是现在”。在半导体行业也有一个说法,做半导体要么是20年前,要么是今天。

如今,在大基金、中芯聚源、华登国际、高瓴资本等各类资金的支持下,上扬软件等老牌玩家获得了更大的支持,芯享 科技 等新兴玩家也开始浮现, 国产半导体MES行业发展正步入快车道

而如何抓住当前行业快速发展的窗口,在行业增速放缓时,做好研发投入和营收的平衡,将会是国产半导体MES厂商需要面对的挑战。

据了解,14纳米及14纳米以上制程的半导体芯片可满足70%的市场需求。我国在2021年实现并初步完成了28纳米芯片的自主化生产。没过多久,业界便传来14纳米芯片将在2022年年底实现量产的消息。

我是柏柏说 科技 ,资深半导体 科技 爱好者。本期为大家带来的是:国产半导体将在2022年年底实现14纳米芯片的自主化量产。

老规矩,开门见山。2021年6月23日,环球网消息。中国电子信息产业发展研究院,电子信息研究所所长 温晓君 在接受采访时表示:“ 我国将在2022年底完成14纳米制程的攻坚,完成14纳米制程芯片的量产 ”。

在这里穿插一点:或许是意识到自己无法阻拦我国芯片制程的发展,ASML近期提高了自家中端光刻机的售价。讽刺的是,ASML刚对自家的中低端光刻机降价,紧接着又对自家的中端光刻机提价,其意图不言而喻。

值得一提的是:结合我国近些年来对半导体行业的大力扶持,国产半导体厂商在芯片代工、集成电路领域中的突破。早先业界人士预测, 28纳米将是国产芯片代工行业的制程新起点,28纳米与14纳米制程预计在2021年、2022年实现。

事实上,我国的确在2021年实现了28纳米制程的突破,如今业界有关于14纳米制程的预测,也得到了温晓君的确定。种种迹象表明,国产14纳米芯片真的要来了。我国破冰14纳米制程,将给国产半导体行业带来哪些改观呢?

首先我们要弄明白目前半导体市场的趋势。虽说比起7纳米、5纳米制程,14纳米制程比较落后。但在硅基半导体市场中, 14纳米、28纳米制程依旧是主流。 目前 14纳米及14纳米以上制程的半导体芯片,占据整个半导体市场的70%。 毕竟智能 汽车 、智能家居等中低端半导体制程芯片占据了大部分的芯片市场。

即便不谈14纳米制程的半导体芯片,单是我国在今年掌握的28纳米制程芯片便占据了近半的芯片市场,28纳米制程也被业界称为“黄金线”制程。

据了解,目前大多数的中低端5G芯片,其采用的工艺大多都是14纳米、12纳米。补充一点,12纳米与14纳米之间的差距并不大,类似于台积电的5纳米与4纳米之间的区别,只是在工艺上,晶体管排序上做出了优化。即12纳米是14纳米制程的改进版,其设备并未做出太大改变。

也就是说,华为的5G麒麟中低端处理器芯片,有望在明年实现量产。尽管不能解决华为在高端制程领域中的“芯”疾,至少可以在一定程度上缓解华为在中低端消费者领域中的压力。不只是华为代表的智能手机领域,在PC端市场中,以龙芯、飞腾为代表的PC端市场,也会因此受益。

例如龙芯采用自研指令集架构“loong Arch”制成的龙芯3A5000处理器芯片,14纳米制程足够满足国内大多数PC端厂商的需求。而且不同于手机处理器这种高精密芯片,PC端芯片对于制程的要求要缓和一些。也就是说,,由14纳米、12纳米代工制成的PC端芯片,可以满足大多数的日常工作需要。

温晓君介绍,目前我们在14纳米制程上已经攻克了大多数的难题,刻蚀机、薄膜沉积等关键技术设备都实现了从无到有的突破,并已投入供应链使用。此外,有关封装集成技术方面的突破,我国实现了全面量产。光刻胶、抛光剂等上百种材料也进入了批量销售。以上成果可以助力我国摆脱国外技术限制,实现国产集成电路的全产业链覆盖。

我国成功攻坚14纳米项目,有助于我们更好地对抗国外半导体行业的打压。虽说我们与国外先进半导体制程之间的距离比较大,但路是一步一步走的。目前我们的主要任务是确保自己在半导体领域中不会被主流技术落下。因为在确保市场营收的基础上进军高端技术行业,显然是更好地选择。

祝愿国产半导体行业愈发强大,在半导体领域中所向披靡。对于我国破冰14纳米制程项目,大伙有什么想说的呢?对于我国半导体行业的发展,你有什么好的建议和意见吗?欢迎在下方留言评论。我是柏柏说 科技 ,资深半导体 科技 爱好者。关注我,带你了解更多资讯,学习更多知识。


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