深度解析,以我国目前的水平,可以制造多少纳米的纯国产芯片

大家好,这里是前言论!

不知道大家有没有想过,以我国目前的水平,能建一个多少纳米制成的芯片代工厂?要知道我国是全世界唯一个拥有半导体“全产业链”的国家,按照道理来说,我们应该可以完全依靠自己的能力组建一个芯片代工厂了。

相信很多人和我一样对这个问题非常好奇,先来理一理造个芯片代工厂都需要什么东西或者说需要什么设备和材料。

制造一枚芯片需要以下三大步骤:

一、单晶硅片制造、前道工序、后道工序。

单晶硅片制造顾名思义就是造硅片,在这个步骤中大致分为6个小流程,分别是拉单晶、磨外圆、切片、倒角、研磨,最后是cmp抛光。

前道工序中大致分为8个小流程,分別是扩散、薄膜沉积、光刻、刻蚀、离子注入、cmp抛光、金属化、测试,根据芯片类型不同、制成不同,扩散到离子注入这个环节可能要重复进行若干次。

同时这其中还要穿插着清洗的步骤,比如扩散前清洗、刻蚀后清洗等。

后道工艺中大致分为7个小流程,分别是背面剪薄、晶圆切割、贴片、引线键合、模塑、切筋成型和终测。

这三大工序中,芯片代工厂做的最多的是前道工序,后道工序代工厂也会做一些,但更多的会交给封测厂去做,晶元制造属于半导体材料领域。

而材料则包括硅片、电子特气、光掩膜、光刻胶、光刻胶辅助材料、湿化学品、靶材、抛光等。

看完这些就明确了对于一个芯片代工厂来说,前道工序的设备和涉及到的材料是最为重要的,于是我们就有了这么一个逻辑,想要造一个芯片代工厂就必须得有八大设备。

扩散、薄膜沉积、光刻、刻蚀、离子注入、cmp抛光、清洗和测试。

八大材料:

硅片、电子特气、光掩膜、光刻胶、光刻胶辅助材料、湿化学品靶材、抛光。

众所周知,生产一枚芯片需要经过上千道工序,任何一道工序出错了就会极大的降低芯片的良品率,进而导致代工厂的成本飙升。

这就是一个标准的木桶原理,短板多短,决定了制成的先进程度。

明白这个概念之后,我们按照上面的逻辑开始探索,以国内的技术到底能建一个多少纳米制成的代工厂。

首先氧化扩散设备,国内做的最好的是北方华创,目前来产品的技术节点达到了14纳米。

薄膜沉积设备主要是pvd和cvd两个领域,CVD里面有一个细分叫ald,原子气相沉积,是目前最先进的技术,Pvd这块还是北方华创,目前北方华创PvT产品的技术节点应该在28纳米,但是有消息说14纳米的产品进入生产线验了。

还有一家企业叫沈阳拓荆,专注于cvd领域的公司,技术和北方华创差不多,ald设备能做到14纳米,不过沈阳拓荆在CVD方面有一套专门为128层3d NAND技术设计的CVD设备,算是独门绝技。

光刻设备,光刻工序里面有两道设备,一道是大家非常熟悉的光刻机,一道叫做涂胶显影机,我们先说涂胶显影机,国内有一家公司叫芯源微,是专门做涂胶显影机的,目前公司最先进的产可以满足28纳米制程工艺,14四纳米节点的产品还在研发当中。

光刻机是最令人头疼的一个环节,国内目前只有上海微电子的90纳米光刻机,而且听说非常不好用,被人嫌弃扔在角落,当然也有消息说上微正在研发28纳米光刻机。

刻蚀环节是我们的强项,有大名鼎鼎的中威半导体,目前中威的介质刻蚀技术节点已经到5纳米了,成功打入台积电的生产线,并且也完成了3D NAND刻蚀工艺中最难的“超深宽比刻蚀”工艺的研发,已经申请了专利。

离子注入,国内有两个企业在做,中科信和凯世通,目前来说两家技术并没有特别大的差距,中科信的离子注入设备目前可以做到22纳米技术节点,凯世通28纳米,可以认为离子注入目前满足的是22纳米制成需求。

CMP抛光,华海清科从官网的信息来看,目前华海清科的抛光设备最高可以满足14纳米制成的需求。

清洗设备,目前有北方华创、盛美半导体、至纯科技和芯源微在做,从官网公布的产品来看,北方华创产品的技术节点目前在28纳米,盛美半导体的技术也在28,所以清洗这块就定在28。

最后一个是前道检测设备,目前做的不错的有4家企业,睿励科学、中科飞测、上海精测和赛腾股份,睿励科学的产品已经应用在28纳米产品线中,14纳米正在验证中,所以前道检测设备按照28纳米算比较合适。

总结,国产半导体设备目前的技术情况是这样,除了光刻机之外,所有设备的技术节点都达到了28纳米,有部分设备进入14纳米,如果只看设备这一个维度的话,完全可以造一个100%纯国产的芯片代工厂。

但是目前光刻机暂时达不到要求,但是生产28纳米不需要最先进的EUV,甚至也不需要DUV,换句话说买个二手的光刻机也就是人家已经淘汰的光刻机是一样可以干活的,然后等着上微的新光刻机下线,这是一条非常实用也非常符合实际需求的路子。

但是当我们把材料考虑进来的时候是不行的,毕竟制造芯片只有设备,没有材料是不行的。

然而沪硅产业旗下的新生半导体已经量产了,可用于28纳米制成了300毫米晶圆,光刻胶理论上来说也没问题,南大光电的ArF光刻胶已经在厂子里验证挺久时间了,估计马上就要量产了,抛光液也没问题,安集科技完全可以生产28纳米的抛光液,光罩也没有问题,中兴国际长江存储都会做,实在不行让他们来帮忙也可以,但是注意细节来了,电子特气、抛光垫、高纯靶材和湿化学品这几个领域说真的国内现在还没法做到100%完全覆盖。

比如90%的抛光垫来自美国陶氏,某些高纯特气、靶材、湿化学品来自日本和美国,不过办法总会有的,材料和设备是不一样的,现在大部分设备都带有定位功能,如果不是指定位置那机器是没法工作的,但是材料这个东西它不能被定位,这里面可操作的范围就大了。

最后的结论:

以国内目前的技术情况,在购买二手ASML光刻机且不考虑工艺的前提下,可以组建一个95%国产率的芯片代工厂。

等到上微最新的光刻机下线,那就是100%纯国产28纳米制成芯片代工厂了。

本文源自头条号:前言论

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