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重磅!国产5纳米刻蚀机进入台积电生产线!

2018-12-18
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中微半导体自主研制的5纳米等离子体刻蚀机经台积电验证,性能优良,将用于全球首条5纳米制程生产线。

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5纳米,相当于头发丝直径(约为0.1毫米)的二万分之一,将成为集成电路芯片上的最小线宽。台积电计划明年进行5纳米制程试产,预计2020年量产。


最近,中微半导体设备(上海)有限公司收到一个好消息:其自主研制的5纳米等离子体刻蚀机经台积电验证,性能优良,将用于全球首条5纳米制程生产线。刻蚀机是芯片制造的关键装备之一,中微突破了“卡脖子”技术,让“上海制造”跻身刻蚀机国际第一梯队。


走进位于金桥出口加工区的中微公司,就要换上公司提供的皮鞋,这家精密制造企业要求一尘不染。在洁净室门外记者看到身穿白色工作服、戴着白帽子和口罩的研发人员,正在测试一台大型设备,它就是全球屈指可数的5纳米刻蚀机。


只见一片片300毫米大硅片被机械手抓起,放入真空反应腔内,开始了它们的刻蚀之旅。“多种气体会进入真空反应腔,经过化学反应变成等离子气体,随即产生带电粒子和自由基,与硅片发生化学物理反应。”中微首席专家、副总裁倪图强博士说,这些化学物理反应在硅片上开槽打洞,形成令人叹为观止的微观结构——一块指甲盖大小的芯片,可集成60多亿个晶体管。



方寸间近乎极限的操作,对刻蚀机的控制精度提出很高要求。据倪图强介绍,刻蚀尺寸的大小与芯片温度有一一对应关系,中微自主研发的部件使刻蚀过程的温控精度保持在0.75摄氏度内,达到国际领先水平。


气体喷淋盘是刻蚀机的核心部件之一,中微和国内企业联合开发出一套创新工艺,用这套工艺制造的金属陶瓷,其晶粒十分精细、致密。与进口喷淋盘相比,国产陶瓷镀膜的喷淋盘使用寿命延长一倍,造价却不到五分之一。


创新成功的秘诀是什么?2004年,尹志尧博士与杜志游博士、倪图强博士、麦仕义博士等40多位半导体设备专家创办了中微公司。当时,世界上最先进的芯片生产线是90纳米制程,但中微创立之初就开始研发40纳米刻蚀机,因为他们深知,集成电路产业技术迭代很快,必须超前两代开展自主研发。


90纳米的下一代是65纳米,再下一代就是40纳米。拥有国际化团队,也是成功的一大原因。经过海外引进和本土培养,中微600多名员工来自十多个国家和地区。而且公司的研发团队十分完整,200多人的专业背景覆盖30多门学科,为刻蚀机研发这一系统工程奠定了基础。


凭借自主创新,中微已申请1200多件国内外专利。“因为有大量专利保护,我们已经历4次与西方国家企业的知识产权诉讼,未尝败绩。”公司副总裁曹炼生告诉记者。今年1月,国家知识产权局专利复审委基于中微提交的证据,认定纳斯达克上市公司维易科的一件发明专利无效。此后,中微经历的第三次诉讼以和解告终——他们和维易科分别在福建和纽约撤诉,握手言和。


“刻蚀机曾是一些发达国家的出口管制产品,但近年来,这种高端装备在出口管制名单上消失了。”倪图强表示,这说明如果我们突破了“卡脖子”技术,出口限制就会不复存在。如今,中微与泛林、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7纳米芯片生产线供应刻蚀机。明年,台积电将率先进入5纳米制程,已通过验证的国产5纳米刻蚀机,预计会获得比7纳米生产线更大的市场份额。


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