半导体电性异常与制程的关系

半导体电性异常与制程的关系,第1张

半导体电性异常与制程的关系如下。一种半导体器件的制造方法,获取预处理半导体结构,预处理半导体结构包括具有第一暴露面的金属层,金属层第一暴露面具有凸起部。在金属层第一暴露面设置保护层,保护层至少覆盖金属层除凸起部以外的其它部分。去除凸起部以在金属层上形成金属层的第二暴露面。在第一暴露面的所在区域上形成介质层,且介质层完全覆盖第一暴露面的所在区域。本发明提供的半导体器件的制造方法通过在金属层除凸起部的其它部位上覆盖保护层保护金属层。蚀刻掉凸起部,对半导体器件的金属层表面进行修整,避免凸起部影响半导体器件的后续制程,在金属层上覆盖保护层,使得半导体器件的表面平整,更有利于半导体器件的后续制程,方法简单,便于实施。

美中或是日韩贸易战,均以科技领域为主战场,都涉及到半导体层级,反映半导体是科技竞赛的主战场。半导体是现代资讯产业的基础和核心产业之一,为衡量一个国家科技发展水准乃至综合国力的重要指标。

更重要的是,美中或是日韩贸易战将使全球化垂直分工所基于的商业信任和自由贸易规则遭到破坏,未来各国恐更加重视供应安全与自主可控,是否造成资源浪费、研发和投资效率低落等问题,值得深思。

即便是全球半导体供应国之首的美国,占有国际附加价值、技术含量最高的环节,但因中国业务占美国半导体业者比重均在3成之上,更遑论部分美系半导体大厂的中国合计客户占比高达5成以上,故在美中贸易战之下,美系半导体厂业绩也相对受损。

同样地,中国半导体业近年来虽高速成长,但部分环节发展仍未突破瓶颈,且有产业链覆盖不完整的情况,自然在美中贸易战遭到美方以关税、非关税贸易障碍的方式,袭击关键核心晶片的供应。有鉴于此,预料中国将持续以半导体扶植政策、集成电路第2期大基金的投入、内外部人力资源的积累、由科创板来实现资本市场和科技创新更加深度的融合,来加速推动中国本身半导体国产替代的方向,期望在未来新兴科技所带动的新产品、贸易战下带来的新分工模式基础上,使中国半导体进入技术能力提升、创新活力增加、产品多元化的结构改革阶段。

今年中国半导体业的景气表现,大体呈现先抑后扬的局面,主要是尽管美中贸易谈判未来仍是存有变数,但至少短期内5至6月美国对于华为的严格禁制令在第3季初已有所松绑,使得下半年华为对于供应链的下单力道加大。同时华为生态链的重塑也有利于中国本土的半导体厂商,显然美中贸易战加速核心环节国产供应链崛起的速度,且半导体供应链的库存水位持续下降,再加上5G无线通讯、AI、 IOT、穿戴式装置/AR/VR、车用电子、高效能运算/资料中心、工业4.0/智慧制造等商机也将逐步发酵所致。

若以2019年中国晶圆代工的发展主轴来看,依旧以先进制程的追赶与突破、特殊制程的差异化竞争为主,后者应用的产品包括DRAM,模拟IC,光学器件,感测器,分立器件等。其中2019年中芯国际公司专注推进FinFET技术,上海中芯南方FinFET工厂顺利建造完成,进入产能布建,公司更规划2019年下半年实现14纳米FinFET量产计划,同时12纳米制程开发进入客户导入阶段,显然中芯国际欲利用台积电南京厂产能利用率下降,正研议放缓增建产能脚步之际,而缩短与台积电中国布局的差距,不过随着台积电在台湾厂的先进制程陆续步入7纳米强化版、6纳米制程、5纳米制程之下,中芯国际仍是处于追赶的阶段。

半导体制造的制程节点,那么也就是指所谓"XXnm"的节点的意思。这里面有多方面的问题,一是制造工艺和设备,一是晶体管的架构、材料。晶体管的制造只是前端而已,集成电路的后端,包括互联等等,也是每个技术节点都会进步的一大课题,这部分我也完全不懂,所以不涉及。

首先回答技术节点的意思是什么。常听说的,诸如,台积电16nm工艺的Nvidia GPU、英特尔14nm工艺的i5,等等,这个长度的含义,具体的定义需要详细的给出晶体管的结构图才行,简单地说,在早期的时候,可以姑且认为是相当于晶体管的尺寸。

为什么这个尺寸重要呢?因为晶体管的作用,简单地说,是把电子从一端(S),通过一段沟道,送到另一端(D),这个过程完成了之后,信息的传递就完成了。因为电子的速度是有限的,在现代晶体管中,一般都是以饱和速度运行的,所以需要的时间基本就由这个沟道的长度来决定。越短,就越快。这个沟道的长度,和前面说的晶体管的尺寸,大体上可以认为是一致的。但是二者有区别,沟道长度是一个晶体管物理的概念,而用于技术节点的那个尺寸,是制造工艺的概念,二者相关,但是不相等。

在微米时代,一般这个技术节点的数字越小,晶体管的尺寸也越小,沟道长度也就越小。但是在22nm节点之后,晶体管的实际尺寸,或者说沟道的实际长度,是长于这个数字的。比方说,英特尔的14nm的晶体管,沟道长度其实是20nm左右。


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