高能離子注入機:我國芯片制造核心關鍵裝備再獲突破

趙竹青

2020年07月01日08:51  來源:人民網-科技頻道
 

記者近日從中國電子科技集團採訪獲悉,由該集團旗下電科裝備自主研制的高能離子注入機成功實現百萬電子伏特高能離子加速,性能達國際主流先進水平。這意味著在芯片自主研制的道路上,中國又攻克了一樣受制多年的核心裝備。

電科裝備離子注入機總監張叢對人民網記者表示,電科裝備將在年底前推出首台高能離子注入機,實現我國芯片制造領域全系列離子注入機自主創新發展,並將為全球芯片制造企業提供離子注入機成套解決方案。

芯片國產化任重道遠

據了解,在我國,每年的芯片進口額度超過了石油,在進口商品中位列第一。

根據國家海關數據統計,2018年,中國芯片進口總量為3120億美元,佔全球集成電路5千億美元市場規模的60%左右。而同期,中國芯片的出口額僅為846億美元。進出口差額巨大。

也就是說,世界上每生產5塊芯片,中國就買走了3塊。

業界普遍認為,在芯片領域,中國與國際先進水平相比差距巨大。其中又以產業基礎的裝備和材料差距最大。指令集、芯片設計EDA軟件、芯片制造設備和材料……如果說,芯片的自主研發,是一場長期而持久的“硬仗”,那這每一個制造設備,都是一座亟待攻克的“城池”。

面對終端需求的快速更替和技術的快速迭代,“芯片國產化”已經成為國家未來長期重要的發展戰略。

芯片制造的核心關鍵裝備

據了解,離子注入機是芯片制造中至關重要的核心關鍵裝備。

一直以來,我國離子注入機嚴重依賴外國,國產率極低,特別是百萬伏高能離子注入機,研制難度極大。

芯片是高度集成的電路。手指甲蓋大小的芯片裡集成了上百億的晶體管,其主要成分是硅,硅的導電性介於導體和絕緣體之間,因此也被稱為半導體。

張叢告訴記者,在芯片制造過程中,需要摻入不同種類的元素以按預定方式改變材料的電性能,這些元素以帶電離子的形式被加速至預定能量並注入至特定半導體材料中。這就是離子“注入”的過程。不同的注入劑量、注入角度、注入深度等都會影響芯片的性能、成品率和壽命,這一過程全靠離子注入機來控制。

“而高能離子注入機,是離子注入機中技術難度最大的機型。”張叢對記者表示,長久以來,因其極大的研發難度和較高的行業競爭壁壘,被稱為離子注入機領域的“珠穆朗瑪峰”,是我國集成電路制造裝備產業鏈上亟待攻克的關鍵一環。

同類公司全世界僅有6家

記者從中國電科了解到,目前世界范圍內以集成電路領域離子注入機為主要業務的公司共有6家,除國內電科裝備外,其它為美國AMAT/Varian和Axcelis,日本SMIT和Nissin,中國台灣地區AIBT。

集成電路領域離子注入機包括三種機型,大束流離子注入機、中束流離子注入機和高能離子注入機。

在上述6家主要集成電路領域離子注入機供應商中,美國AMAT/Varian和Axcelis、日本SMIT擁有全系列離子注入機產品﹔日本Nissin主要產品為中束流離子注入機,大束流正在研發之中﹔台灣AIBT隻涉及大束流離子注入機產品業務﹔電科裝備擁有大束流和中束流離子注入機產品,但高能離子注入機還在研發之中。

其中,Axcelis的前身為Eaton,在高能離子注入機領域佔據了近乎壟斷地位。

2020年底推出首台設備

電科裝備是國家863和《極大規模集成電路制造技術及成套工藝》重大專項接續支持的、目前國內唯一的集成電路領域離子注入機供應商,在離子注入機領域具有較好的技術積澱。此前,已連續突破中束流、大束流、特種應用及第三代半導體等離子注入機產品研發及產業化難題,產品廣泛服務於全球知名芯片制造企業。

其中,自主研發的中束流離子注入機產品較成熟,開始批量進入客戶端,覆蓋國內主要集成電路大生產線﹔大束流離子注入機已進入客戶端,尚處於產業化初期。此外,公司還建立了符合SEMI標准要求的離子注入機產業化平台。

張叢透露,目前,高能離子注入機還在研發階段,預計2020年底推出國內首台,2021年一季度進入客戶端。

(責編:趙竹青、呂騫)