國產(chǎn)刻蝕機(jī)入選全球首條5納米芯片產(chǎn)線，精度達(dá)到發(fā)絲的二萬分之一

5納米，相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑(約為0.1毫米)的二萬分之一，將成為集成電路芯片上的最小線寬。臺積電計(jì)劃明年進(jìn)行5納米制程試產(chǎn)，預(yù)計(jì)2020年量產(chǎn)。最近，中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司收到一個好消息：其自主研制的5納米等離子體刻蝕機(jī)經(jīng)臺積電驗(yàn)證，性能優(yōu)良，將用于全球首條5納米制程生產(chǎn)線?？涛g機(jī)是芯片制造的關(guān)鍵裝備之一，中微突破了“卡脖子”技術(shù)，讓“上海制造”躋身刻蝕機(jī)國際第一梯隊(duì)。

走進(jìn)位于金橋出口加工區(qū)的中微公司，就要換上公司提供的皮鞋，這家精密制造企業(yè)要求一塵不染。在潔凈室門外，解放日報·上觀新聞記者看到身穿白色工作服、戴著白帽子和口罩的研發(fā)人員，正在測試一臺大型設(shè)備，它就是全球屈指可數(shù)的5納米刻蝕機(jī)。只見一片片300毫米大硅片被機(jī)械手抓起，放入真空反應(yīng)腔內(nèi)，開始了它們的刻蝕之旅。“多種氣體會進(jìn)入真空反應(yīng)腔，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)變成等離子氣體，隨即產(chǎn)生帶電粒子和自由基，與硅片發(fā)生化學(xué)物理反應(yīng)。”中微首席專家、副總裁倪圖強(qiáng)博士說，這些化學(xué)物理反應(yīng)在硅片上開槽打洞，形成令人嘆為觀止的微觀結(jié)構(gòu)——一塊指甲蓋大小的芯片，可集成60多億個晶體管。

方寸間近乎極限的操作，對刻蝕機(jī)的控制精度提出很高要求。據(jù)倪圖強(qiáng)介紹，刻蝕尺寸的大小與芯片溫度有一一對應(yīng)關(guān)系，中微自主研發(fā)的部件使刻蝕過程的溫控精度保持在0.75攝氏度內(nèi)，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。氣體噴淋盤是刻蝕機(jī)的核心部件之一，中微和國內(nèi)企業(yè)聯(lián)合開發(fā)出一套創(chuàng)新工藝，用這套工藝制造的金屬陶瓷，其晶粒十分精細(xì)、致密。與進(jìn)口噴淋盤相比，國產(chǎn)陶瓷鍍膜的噴淋盤使用壽命延長一倍，造價卻不到五分之一。

創(chuàng)新成功的秘訣是什么?2004年，尹志堯博士與杜志游博士、倪圖強(qiáng)博士、麥?zhǔn)肆x博士等40多位半導(dǎo)體設(shè)備專家創(chuàng)辦了中微公司。當(dāng)時，世界上最先進(jìn)的芯片生產(chǎn)線是90納米制程，但中微創(chuàng)立之初就開始研發(fā)40納米刻蝕機(jī)，因?yàn)樗麄兩钪?，集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代很快，必須超前兩代開展自主研發(fā)。90納米的下一代是65納米，再下一代就是40納米。擁有國際化團(tuán)隊(duì)，也是成功的一大原因。經(jīng)過海外引進(jìn)和本土培養(yǎng)，中微600多名員工來自十多個國家和地區(qū)。而且公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)十分完整，200多人的專業(yè)背景覆蓋30多門學(xué)科，為刻蝕機(jī)研發(fā)這一系統(tǒng)工程奠定了基礎(chǔ)。

憑借自主創(chuàng)新，中微已申請1200多件國內(nèi)外專利。“因?yàn)橛写罅繉＠Ｗo(hù)，我們已經(jīng)歷4次與西方國家企業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)訴訟，未嘗敗績。”公司副總裁曹煉生告訴記者。今年1月，國家知識產(chǎn)權(quán)局專利復(fù)審委基于中微提交的證據(jù)，認(rèn)定納斯達(dá)克上市公司維易科的一件發(fā)明專利無效。此后，中微經(jīng)歷的第三次訴訟以和解告終——他們和維易科分別在福建和紐約撤訴，握手言和。

“刻蝕機(jī)曾是一些發(fā)達(dá)國家的出口管制產(chǎn)品，但近年來，這種高端裝備在出口管制名單上消失了。”倪圖強(qiáng)表示，這說明如果我們突破了“卡脖子”技術(shù)，出口限制就會不復(fù)存在。如今，中微與泛林、應(yīng)用材料、東京電子、日立4家美日企業(yè)一起，組成了國際第一梯隊(duì)，為7納米芯片生產(chǎn)線供應(yīng)刻蝕機(jī)。明年，臺積電將率先進(jìn)入5納米制程，已通過驗(yàn)證的國產(chǎn)5納米刻蝕機(jī)，預(yù)計(jì)會獲得比7納米生產(chǎn)線更大的市場份額。