中微公司在接受采访的时候,说了这么一句话,主要的零部件,可控率达到了90%以上,到了2024年的第三季度结束的时候,就可以做到100%的程度。
这话说的提气,90%不算什么,必须得做到100%。
因为往往没有做到自主研发的,都是最关键的核心技术,西方卡脖子还就是用这点核心技术来卡。
而半导体产业在中国发展极为迅速,这一点更加的重要。
以芯片为例,在2018年的时候,中国的芯片需求占全球市场的近五成,但这些芯片的九成,却需要进口来弥补。
这让很多企业的喉咙被国外掐住了。
关键的技术被掐住了,中国的很多商业秘密,甚至是国防信息的存储都会面临一定程度的危险。
比如在芯片软件上,留有后门之类的设计。
在2022年的九月五号,中国的国家计算机病毒应急处理中心,就曾经发布一个调查报告。
内容是西北工业大学被境外的网络攻击,最终锁定是美国的国家安全局下辖的部门做的这件事。
那么在这次的网络攻击中,他们就使用了四十一种,四个大类的美国国家安全局专属网络攻击工具,其中一个大类就是漏洞攻击突破类工具。
最终窃取了140GB的数据。
所以关键性的技术掌握在手里,才是最安全的保证。
而且芯片短缺的话,对制造业都会有一个非常大的冲击。
比如在2021年的时候,芯片就出现过短缺,直接导致全球的汽车产量就减少了三百九十万辆。
其中福特公司就减少了一百一十万辆。
所以半导体产业从设计,到最后生产出成品掌握在手里,才是最安全的保证。
中微公司的突破半导体产品的设计并不是很多人想象中的那样,有了光刻机就万事俱备了。
在整个半导体产品的设计中,有着十分精细的划分,比如在主要的环节中,被分为设计、制造、封装、上游设备、材料、软件设计。
这些环节缺一不可。
比如一块小小的芯片,从原料开始进厂进行生产,到最后出了成品,前后就需要八十五天的时间,经历上千道的工序。
而在整个的芯片制造的过程中,硅晶圆是一直在传送盒里进行操作,人是不能和产品进行接触的。
所以半导体的生产设备是非常关键的。
中国在半导体产业链中,进入到本世纪就开始加紧追逐,比如在半导体融资方面就有很大的提升。
在2008年的时候融资数量是二百六十三起,到了2021年的时候就已经涨到了四百九十八起。
每一起的融资都代表着大额的投入。
一些数据就可以体现,这些融资带来的效果。
在2020年的时候,以全球的视角来看,中国的半导体企业,在封装和测试的市场中占比达到了17%。
而成熟制程制造这一领域,中国在全球市场上也有了11%的进展。
再有芯片的设计上,中国的企业在全球的市场份额中也有10%的地位。
那么具体到公司,以中微公司为例。
在2017年的时候,中微公司在半导体产业上的销售额达到了十一亿元。
主要有三个类别的产品。
其一是LED芯片MOCVD机台,出货量达到了一百多台。
一百多台的数量看起来并不大,但要知道在2017年的时候,中国新增加的MOCVD也只有二百台多台而已。
在这个项目上,中微公司在国内市场上占有率已经达到了40%,是一个很了不得的一个数据。
其二是介质刻蚀机,这种设备是用来制作集成电路芯片的,在2017年的时候,中微公司可以做到二十二纳米以下。
不仅如此,放在生产线上进行验证的还有十四纳米。
除此之外,还有一个五纳米的项目在研究室里进行研究着呢?
从实用,到产业实验,再到研究,做到了三不耽误,时时刻刻保持高速推进状态。
其三,是硅通孔刻蚀设备,这种设备的作用就是用来进行封装的。
其实不仅是中微公司,到现在中国参与到半导体设备研发的公司已经有几百家。
而且研发的范围涵盖了半导体产业设备的十个大类,几乎所有的门类。
取得的成果也是喜人的,比如中微公司的等离子刻蚀机,就已经可以做到取代国际设备的程度。
上文提到的中微公司要在今年的第三季度末,实现设备的100%可控率,就是这台等离子刻蚀机。
刻蚀机是干什么用的呢?在芯片制造中,有三种设备缺一不可,分别是光刻机、薄摸机、刻蚀机。
光刻机是用来在硅片上画图的,就像木工在制作家具的时候,在木料上用墨斗画线是一个道理。
而刻蚀机在光刻机画完图画之后,开始清理硅片上不需要的部分,就像木匠,开始使用各种工具进行施工,将不需要的部分锯掉一样。
最终就出现了需要的产品。
注意:光刻机和蚀刻机是配套使用的。
比如光刻机雕刻七纳米或者五纳米的芯片。
而与之配套进行清理工作的蚀刻机,也必须配套七纳米或者五纳米的水准才行。
中微公司的刻蚀机在世界上也是可以排的上号的,比如他们在2018年攻克了五纳米的刻蚀机,在2022年又将五纳米刻蚀机商业化,到了2023年的时候攻克了三纳米的。
所以中微公司的刻蚀机进步的非常快。
在此之前,美国不仅将光刻机进行管控,刻蚀机也是作为管控设备列入到名单之中的。
现在随着中微公司的蚀刻机的突破,这种管控也就被解除了。
毕竟管控已经没有了意义,中微公司的刻蚀机不仅在国内销售,而且已经销售到了国际上,进行出口了。
当然了,中微公司作为后起之秀,蚀刻机在全球的占有量还是比较小的。
目前美国泛林半导体、美国应用材料、再加上日本的东京电子,三家公司瓜分了蚀刻机全球市场的94%。
其中美国泛林半导体占据55%的份额,美国应用材料占据20%,日本的东京电子占据19%。
目前中国在蚀刻机上有所成就的就只有两家企业,一家是中微公司,另一家是北方华创。
而只有中微公司是唯一一家可以生产七纳米和五纳米蚀刻机的公司。
所以中微公司的技术打破了国际上三家公司的垄断,实现中国蚀刻机的国产化。
中微公司是在2004年,由尹志尧回国创办的,当年老先生已经是六十岁的高龄了。
创立中微公司的三年后,就生产出了第一台电容性等离子刻蚀机。
不要小看首台刻蚀机,它的效率比当时国外同类产品高出了30%。
而到了2022年的时候,就已经做到了可以量产五纳米的刻蚀机。
短短的时间里,进步是非常的明显。
蚀刻机的分类及原理刻蚀目前有两种方法可以将介质上的材料进行清除,在这个过程中,会使用到化学的方法和物理的方法。
总体来说,就是先在介质上盖上一个掩蔽膜,这个掩蔽膜会将需要保护的部分进行遮蔽,而刻蚀的工作范围,就是没有被掩蔽膜保护的地方。
所以在蚀刻机中,也就有了两个类别的设备,湿法刻蚀机和干法刻蚀机。
其中湿法刻蚀机,比较简单,利用化学的方法对不需要的部分做腐蚀处理,进行清除。
这种设备的优点是,成本比较低,刻蚀的速度非常的快,导致效率也是很高的。
当然了任何事情总是具备两面性的,它的缺点也比较明显,掩膜和氧化膜对不齐,钻刻比较严重,不好控制。
要知道芯片可是高精尖的产品,相当于在米粒上刻字,要是对不齐的话,就会出现不良产品。
所以湿法刻蚀的不良品率是非常高的。
最好的就是干法蚀刻机,它使用的干法蚀刻也被叫做等离子体蚀刻。
是整个蚀刻领域中最常用的设备,目前市场占有率超过了95%。
干法刻蚀机使用的方法比较复杂。
先是对一股气体释放电场,气体分子中的电子,在电场的作用下获得能量,从而制作出等离子体。
在这个过程中必须获得一个稳定的等离子,才能进行下一步。
在等离子体中,不仅有电子,还有离子,以及处于激发态的分子。
学过化学的都明白,过程就是分子变离子,然后进行电子的相互交换,生成全新的产物。
所以下一步就是利用这些等离子体对介质进行腐蚀清理。
这个过程属于一个化学过程,产生的物质会被挥发出去。
这些挥发物再被抽离工作台。
原理是这个原理,而过程是这样的。
利用等离子对介质进行轰击,在这个过程中将介质的化学键打断,让它们生成新的物质,然后新物质被抽走,这样等离子体就像钻头一样钻入到介质中。
因为使用的是轰击的方式进行蚀刻,所以方向性可以很好的控制,良品率极高。
当然了,这种方法也有缺点,对介质的底层材料有一定的损伤。
但这个缺点和湿法刻蚀比较起来,不算什么。
总结:
中国在半导体领域奋起直追,相信以中国科学家们的智慧,还是可以做到的。
当然了在奋起直追的过程中,投入也是巨大的。
比如中微公司2019年的营收是十九亿四千七百万,而研发投入就有四亿两千五百万。
现在中国要做的就是将整个半导体产业链条的,所有短板都补齐。
现在刻蚀机做到了领先,成为最长的那块板,相信其他的短板都会补齐。
上下五千年的灿烂辉煌,不是美国西方那些小丑能阻挡的了的!