記者消息，3日晚央視大型紀(jì)錄片《大國重器》第二季第六集《贏在互聯(lián)》重磅播出，中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）有限公司的7納米芯片刻蝕機(jī)榮幸被收錄其中。

現(xiàn)階段半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能量產(chǎn)的最先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)是7nm，臺(tái)積電全面領(lǐng)先。在7納米制程設(shè)備方面，囊括了5大設(shè)備商包括應(yīng)用材料(AppliedMaterials)、科林研發(fā)(LAM)、東京威力科創(chuàng)(TEL)、日立先端(Hitach)、中微半導(dǎo)體。中微是唯一打入臺(tái)積電7納米制程蝕刻設(shè)備的大陸本土設(shè)備商。

此番央視收錄的，就是中微，也是中國自主研發(fā)的第一批7納米芯片刻蝕機(jī)，它采用的是等離子體刻蝕技術(shù)。利用有化學(xué)活性的等離子體，在硅片上雕刻出微觀電路。

據(jù)介紹，在ICP芯片刻蝕中，關(guān)鍵尺寸的大小和芯片溫度有著一一對應(yīng)的關(guān)系。如果我們要求刻蝕均勻性達(dá)到1納米，那么整個(gè)芯片的溫度差異就要控制在2度以內(nèi)。中微自主研發(fā)的溫控設(shè)計(jì)，可以讓刻蝕過程的溫控精度保持在0.75度以內(nèi)，優(yōu)于國際水平。

氣體噴淋盤是刻蝕機(jī)最重要的核心部件之一，也是7納米芯片刻蝕機(jī)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。它的材料選擇和設(shè)計(jì)對于刻蝕機(jī)性能指標(biāo)的影響至關(guān)重要。中微和國內(nèi)廠家合作，研制和優(yōu)化了一整套采用等離子體增強(qiáng)的物理氣象沉積金屬陶瓷的方法，這種創(chuàng)新的方法極大地改善了材料的性能，其晶粒更為精細(xì)、致密，缺陷幾乎為零。相比國外當(dāng)前采用的噴淋盤，中國的陶瓷鍍膜噴淋盤壽命可以延長一倍，造價(jià)卻不到五分之一。

中微董事長兼首席執(zhí)行官尹志堯博士表示：“我國正在成為集成電路芯片和微觀器件生產(chǎn)的大國，到2020年，在我國新的芯片生產(chǎn)線上的投資將會(huì)超過美國、日本和韓國等地區(qū)的投資，中國會(huì)變成一個(gè)最大的芯片生產(chǎn)基地。我們相信到2030年，我國的芯片和微觀器件的加工能力和規(guī)模一定能完全趕上并在不少方面超過國際先進(jìn)水平。”

光刻技術(shù)仍落后，中國fab翹首期盼EUV供應(yīng)

值得注意的是，中微在蝕刻機(jī)領(lǐng)域有了一席之地，但是在先進(jìn)制程中最為關(guān)鍵的光刻機(jī)，尤其是極紫外光刻機(jī)領(lǐng)域，放眼全球僅有ASML能夠量產(chǎn)。

光刻機(jī)是芯片制造的核心設(shè)備之一，按照用途可以分為好幾種：有用于生產(chǎn)芯片的光刻機(jī)；有用于封裝的光刻機(jī)；還有用于LED制造領(lǐng)域的投影光刻機(jī)。用于生產(chǎn)芯片的光刻機(jī)是中國在半導(dǎo)體設(shè)備制造上最大的短板，國內(nèi)晶圓廠所需的高端光刻機(jī)完全依賴進(jìn)口。

極紫外光刻是一種采用波長13.5nm極紫外光為工作波長的投影光刻技術(shù)，它代表了當(dāng)前應(yīng)用光學(xué)發(fā)展最高水平。而作為下一代光刻技術(shù)，被行業(yè)賦予了拯救摩爾定律的使命。

光刻機(jī)被業(yè)界譽(yù)為集成電路產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠，研發(fā)的技術(shù)門檻和資金門檻非常高。也正是因此，能生產(chǎn)高端光刻機(jī)的廠商非常少，到最先進(jìn)的14nm光刻機(jī)就只剩下ASML，日本佳能和尼康已經(jīng)基本放棄第六代EUV光刻機(jī)的研發(fā)。

相比之下，國內(nèi)晶圓廠所需的高端光刻機(jī)完全依賴進(jìn)口。這不僅使國內(nèi)晶圓廠要耗費(fèi)巨資購買設(shè)備，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展和自主技術(shù)的成長也帶來很大不利影響。

對于市場占據(jù)了八成份額的供應(yīng)商ASML，據(jù)其2017第二季財(cái)報(bào)，在2017年第二季度新增8臺(tái)EUV系統(tǒng)訂單，讓EUV光刻系統(tǒng)的未出貨訂單累積到27臺(tái)，總值高達(dá)28億歐元。公司現(xiàn)在年產(chǎn)12臺(tái)，2018年將增加到24臺(tái)，2019年達(dá)到年產(chǎn)40臺(tái)的產(chǎn)能。

這個(gè)產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足全球晶圓廠的需求，因此，在回應(yīng)“EUV設(shè)備對中國禁售”的傳聞時(shí)，ASML給出的解釋是，ASML對大陸晶圓廠與國際客戶一視同仁，只要客戶下單，EUV要進(jìn)口到中國完全沒有任何問題。在交期方面，所有客戶也都完全一致，從下單到正式交貨，均為21個(gè)月。該公司透露目前已有大陸晶圓廠巨頭與ASML展開7納米工藝制程的EUV訂單洽談，2019年大陸首臺(tái)EUV可望落地。

不論是禁售還是排隊(duì)等候，可以肯定是，中國梯隊(duì)肯定不在優(yōu)先供應(yīng)的范疇之內(nèi)，由設(shè)備短板對國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成的影響可見一斑。

EUV的誕生是舉全產(chǎn)業(yè)之功努力的成果

國內(nèi)半導(dǎo)體專業(yè)人士透露，AMSL之所以能歷史性的關(guān)鍵時(shí)刻，迅速抓住機(jī)會(huì)，并達(dá)成技術(shù)的跳躍發(fā)展，得益于該公司的“開放式創(chuàng)新架構(gòu)”，而成為該公司歷史性轉(zhuǎn)折點(diǎn)的浸潤式光刻機(jī)的誕生，也是眾多供應(yīng)商和晶圓廠共同努力的結(jié)果。

例如，一名在領(lǐng)先晶圓廠工作的工藝研發(fā)人員表示，他在公司先進(jìn)制程研發(fā)部給ASML提過幾十項(xiàng)改進(jìn)意見，而各家晶圓廠給出的改善提案數(shù)以千計(jì)。

研發(fā)到量產(chǎn)過程充滿了坎坷的EUV更是如此。

眾所周知，隨著摩爾定律演進(jìn)，越先進(jìn)的工藝制程研發(fā)成本就越高，可以稱之為天價(jià)，能投入資金跟上腳步的半導(dǎo)體廠商已經(jīng)越來越少，EUV的高額研發(fā)費(fèi)用甚至已經(jīng)不是一家公司能承擔(dān)得起的。

當(dāng)時(shí)，因?yàn)镋UV的技術(shù)難度、需要的投資金額太高，另外兩大光刻設(shè)備廠商──日本的Nikon和佳能，都已放棄開發(fā)。ASML儼然成為半導(dǎo)體業(yè)能否繼續(xù)沖刺下一代先進(jìn)制程，開發(fā)出更省電、運(yùn)算速度更快的晶體管的最后希望。

ASML公司也了解到無法獨(dú)自負(fù)擔(dān)這一的巨大設(shè)備開發(fā)成本，為此，該公司先后向英特爾、三星、臺(tái)積電等巨頭發(fā)出了注資的邀請。隨后該公司也成功將其原有客戶變成投資者了，英特爾、臺(tái)積電、三星等公司后來分別向ASML投資了41億美元、2.76億歐元、7.79億歐元，“資助”EUV的研發(fā)。

國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的困境，星星之火等待燎原

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2018年—2020年中國大陸要建成5座12英寸晶圓生產(chǎn)廠，總投資將超過3000億元，2018年開始有望迎來“裝機(jī)大戰(zhàn)”，半導(dǎo)體設(shè)備需求大幅增加。據(jù)中國海關(guān)信息網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，2017年中國大陸主要半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)口總額達(dá)到54.83億美元，同比增長13.8%。預(yù)計(jì)2017年國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備銷售收入將達(dá)到76億人民幣以上，同比增長32%以上。

在巨大的需求面前，國內(nèi)面臨的卻是把半導(dǎo)體設(shè)備幾乎全部依賴進(jìn)口的局面。中國電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會(huì)秘書長金存忠此前指出，國產(chǎn)設(shè)備只占到全球半導(dǎo)體總量的2%。

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛的浪潮中，國家出臺(tái)了科技重大專項(xiàng)之“極大規(guī)模集成電路制造裝備與成套工藝專項(xiàng)”(02專項(xiàng))，我國半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)實(shí)現(xiàn)了從無到有的突破，據(jù)賽迪智庫的數(shù)據(jù)，中微半導(dǎo)體、沈陽拓荊、北京華創(chuàng)等多家公司產(chǎn)品皆通過了工藝考核與產(chǎn)線驗(yàn)證。我國半導(dǎo)體制造業(yè)多年來腳踏實(shí)地，勇于創(chuàng)新，部分企業(yè)產(chǎn)品開始走入資本市場，部分機(jī)臺(tái)已具備進(jìn)口替代能力，有望率先享受下游擴(kuò)產(chǎn)紅利，迎接設(shè)備需求高峰。但是總體來說，我國設(shè)備業(yè)依舊面臨著許多挑戰(zhàn)。

業(yè)內(nèi)人士對記者指出，半導(dǎo)體既是一個(gè)市場化的行業(yè)，又是一個(gè)門檻很高的行業(yè)，這就必然導(dǎo)致后發(fā)者學(xué)習(xí)起來難度很大。以國產(chǎn)設(shè)備為例，很多生產(chǎn)線不愿意采購國產(chǎn)設(shè)備，不愿意給國產(chǎn)設(shè)備試用的機(jī)會(huì)，因?yàn)樗麄円紤]經(jīng)濟(jì)效益，選擇國外成熟設(shè)備是最安全的方式，而選擇國產(chǎn)設(shè)備有很多的風(fēng)險(xiǎn)。國產(chǎn)設(shè)備因?yàn)闆]有試用的機(jī)會(huì)，沒有發(fā)現(xiàn)問題、改進(jìn)問題的機(jī)會(huì)，所以很難快速進(jìn)步。

對于制造復(fù)雜產(chǎn)品的企業(yè)來講，有逐步上升的試錯(cuò)學(xué)習(xí)過程非常重要，然而，“一個(gè)不愿意用，因?yàn)橛X得設(shè)備不好；一個(gè)因?yàn)闆]人用，所以沒有機(jī)會(huì)改進(jìn)。國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)就這樣陷入死循環(huán)?！?/P>

站在晶圓廠的角度，也有人指出：政府一直在推廣國產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用，但不能代替生產(chǎn)線做決策，到時(shí)候良率上不去算誰的責(zé)任？

“很多情況不是國內(nèi)業(yè)者的想當(dāng)然。最可笑的是很多人根本沒見過芯片，也去做半導(dǎo)體項(xiàng)目或者復(fù)制半導(dǎo)體領(lǐng)域，結(jié)果在一些關(guān)鍵問題上智能是發(fā)揮臆想?！币幻邪l(fā)人員對記者這樣吐槽。

雖然艱難，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備還有機(jī)會(huì)嗎？有觀點(diǎn)表示，新興設(shè)備如果是解決新的問題，只要不是和巨頭的設(shè)備正面競爭的，是有機(jī)會(huì)的。國內(nèi)很多設(shè)備只是做國外成熟設(shè)備的替代，這是正面競爭，難度很大。

另一些觀點(diǎn)則表示，設(shè)備、光刻膠、slurry、靶材等隨時(shí)都有機(jī)會(huì)，只要認(rèn)真對待，晶圓廠就是open的，怕的就是瞎忽悠?！敖S做靶材、中微做蝕刻機(jī)、漢微科做e-beam、LG做barewafer，都是很好的例子。目前最大的缺項(xiàng)就是光刻機(jī)?！痹摌I(yè)內(nèi)人士表示，“國內(nèi)02專項(xiàng)，已經(jīng)孵化一批企業(yè)，這些企業(yè)就是火種，他們目前發(fā)展都還不夠大。但我相信他們會(huì)抓住一些產(chǎn)業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，跟隨中國的fab一起成長起來的?！?/P>