晶片刻蝕機生產企業調研

2020-12-04 網際網路周刊

中興通訊被美國禁運晶片事件爆發之後，中國在晶片全產業鏈上的一些弱點不可避免地暴露了出來，比如在光刻機與EDA工具上，中國本土企業幾乎是一片空白。但是，中國在整個產業鏈中，並不是沒有亮點。其中，在晶片刻蝕機的國產化上，中國企業已經邁出了可喜的一步。

以中微半導體為代表的中國本土企業，在全球刻蝕機的市場競爭中佔據了一席之地。

晶片刻蝕機不是光刻機

刻蝕機是晶片製造的重要設備，不少人可能會將光刻機和刻蝕機混淆起來。

其實光刻機和刻蝕機是兩種不同的設備。光刻機的工作原理是用光將掩膜版上的電路結構臨時複製到矽片上。而刻蝕機的工作原理是按光刻機刻出的電路結構，在矽片上進行微觀雕刻，刻出溝槽或接觸孔。刻蝕利用顯影后的光刻膠圖形作為掩模，在襯底上腐蝕掉一定深度的薄膜物質，隨後得到與光刻膠圖形相同的集成電路圖形。

打個比方，光刻機的工作就好象木匠用墨線在木板上畫線，而刻蝕機的工作則是木匠在木板上按照墨線的痕跡雕花。

在晶片的生產過程中，首先要用到的是光刻機，隨後就要用到刻蝕機。

光刻機與刻蝕機的性能決定了晶片的工藝製程。晶片行業的國際巨頭制定了不斷提高其晶片的工藝製程的戰略，比如英特爾14/10/7納米、臺積電16/12/10/7/5納米、三星14/10/8/7/6納米、格羅方德14/7納米……

其中7納米已經成為一個關鍵的技術指標，而要實現7納米的晶片工藝製程，光刻機與刻蝕機都應該具有7納米的工藝能力。

刻蝕機分為幹刻、溼刻兩種。其中溼刻一般依靠化學方法，需要有化學液體的參與；而幹刻的過程則沒有液體參與。

其中，等離子體刻蝕是一種幹法刻蝕。

等離子體具備兩個特點：等離子體中的氣體化學活性很強，根據被刻蝕材料的不同，選擇合適的氣體，就可以更快地與材料進行反應，實現刻蝕的目的（在矽片上的刻蝕就是等離子體與矽反應）；另外一方面，等離子體是帶電的，因此還可以利用電場對等離子體進行引導和加速，使其中的離子具備一定能量，當離子轟擊被刻蝕物的表面時，會將被刻蝕物材料的原子擊出，從而依靠物理能量的轉移來實現刻蝕（這有點像汽車開過水坑，把水濺出來一樣）。

等離子刻蝕機正是利用等離子體在晶圓表面進行集成電路（晶片）圖形雕刻的工具。

但製造這種儀器卻具有很高的難度，比如有一種等離子刻蝕機需要用到電感耦合等離子體源，而這種射頻源的製造在電路設計上就很不簡單。而且為了保證等離子體的質量，還需要很高真空度。因此，綜合起來，這是一個有技術難度的高科技儀器。

國外晶片刻蝕機生產企業有哪些？

國外的刻蝕機在中國的售價一般是每臺幾百萬人民幣，屬於高端儀器。

這些外國公司開發的刻蝕機在中國佔據了很大的市場份額。

在刻蝕機市場上，國外企業佔據統治地位。而且，這些巨頭們已經開始合併，謀取壟斷溢價。比如應用材料公司與東京電子已經合併；而泛林半導體與科磊也曾經謀求合併，試圖強強聯合打造聯合體。強強聯合能減少市場競爭，保持高額利潤，因此中國企業要在這個外國企業強敵環伺的局面中殺出重圍，必須依靠自己過硬的核心技術。

核心技術的發展並不是一蹴而就的。對於刻蝕機來說，其對加工精度的要求非常高。以16納米的晶片來說，等離子體刻蝕的加工尺度要達到普通人頭髮絲的五千分之一，而加工的精度和重複性更要達到頭髮絲的五萬分之一。因此，這類儀器對機械精度要求很高。而這與中國的精密加工工具機等設備相關，因此這是整個工業體系的問題，而不僅僅只是刻蝕機單一領域的問題。

中國國內的晶片刻蝕機生產企業

2017年3月，央視《中國財經報導》報導了中國國內的一家晶片刻蝕機生產企業：中微半導體設備（上海）有限公司。

《網際網路周刊》查詢了中微半導體企業網站，據網站介紹，其自主研發Primo AD-RIE刻蝕機，可以用於22納米晶片刻蝕加工。

雖然與外國最先進的7納米工藝的刻蝕機相比，中微半導體刻蝕機的技術指標還停留在22納米處。但是，中微半導體顯然已經為中國人在這一核心技術領域爭得了一定的話語權。而這份成績其實來之不易。應用材料和泛林半導體等曾經相繼對中微半導體提起專利訴訟，試圖用智慧財產權官司壓制住中微半導體的發展。但基於自主研發的中微半導體拿出了關鍵性的技術專利證據之後，這兩次訴訟都以中微半導體獲勝告終。而且，最近上海海關還扣留了外國某公司涉嫌侵害中微半導體專利的晶片製造設備，切實維護了中微半導體的智慧財產權權益。

為什麼中微半導體可以取得成功？這離不開其創始人尹志堯博士孜孜以求的努力。尹志堯在回國創辦中微半導體之前，曾經在美國應用材料公司擔任總公司副總裁，他親自參與了幾代等離子體刻蝕機的研發，積累了豐富的經驗。

目前看來，中微半導體已經在刻蝕機核心技術上突破了外國企業的壟斷！這顯然已經成為中國晶片產業為數不多的亮點之一。

除了中微半導體，成立於2001年的北方微電子也正在積極研製高質量的刻蝕機，其也承擔了國家重大專項集成電路關鍵裝備研發和產業化項目。這也是一家不容被忽視的刻蝕機生產企業。

中國在晶片刻蝕機上正在不斷努力。雖然最近美國政府對中興通訊的晶片封殺禁令已經有鬆動的跡象，但中國人發展自己的晶片核心裝備的步伐不能鬆懈。只有像中微半導體等公司那樣，堅持走自主研發道路，才能掌握主動權，振興晶片民族工業，最後實現偉大的「中國夢」。

（文/軒中）

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