关注中国芯片制造产业发展难点在哪

-9m),不如说制造过程无法用肉眼看到所致。例如像电视机和汽车这样的组装工程,因为是肉眼可见的,所以不能把制造工程称为工艺。此外,半导体产品还有一个特点,即不是一个一个生产,而是批量生产,之后进行分割。因此,在半导体中,可能比较适合使用具有相对抽象含义的术语“工艺”(Process)。

半导体工艺包含前段制程和后段制程。这里的前段制程主要是对硅晶圆进行加工,所以也被称为晶圆工艺(WaferProcess)。主要的6个工艺会反复多次进行,称之为“循环型工艺”。化学工业常被称为“工艺产业”,也是因为化学产品要经过热分解、聚合、蒸馏等工艺,故而得名。而且同样也是先大量生产,之后进行分装。与此相对应,后段制程包括封装工序,因此称之为从上游到下游的“Flow型工艺”。

前段制程可以进一步分类为前端(Front-End)和后端(Back-End)。前者主要是形成晶体管等元件,而后者主要是形成布线。而且加工尺寸非常小,只有几十nm(纳米),因此,硅晶圆的洁净度要求变得更加严格,而且对生产设备和晶圆厂(fab)的洁净度也有很高的要求,生产设备的价格也会更加昂贵,晶圆厂建设的投资额也会更加庞大。

图2半导体工艺的特点

以上内容归纳在图2中,希望您牢记这张图。

另外,还要提到的是,本文所涉及的半导体工艺是在硅晶圆的表面(Mirror,镜面)上进行工艺加工,而不是在硅晶圆的背面(SandBlast,磨砂面)上进行工艺处理。突然冒出镜面和磨砂面两个词,可能让不熟悉晶圆的读者略感困惑,为此,下面对硅晶圆进行介绍。

硅晶圆是将单晶硅的硅锭用钢丝锯切成圆盘状。逻辑和存储器LSI都是只在晶圆表面上制作的,所以晶圆表面要做镜面抛光处理。如图2所示,因为像镜子一样光亮,所以叫作镜面。而另一面仅进行粗糙的研磨,不像镜子那样光亮,故而称为磨砂面。

在制作成芯片时,如图1.2所示,通过后段制程中的工艺使晶圆变薄。

半导体制造面临的难点

半导体制造主要面临的难点,可总结为以下7点。

1.材料纯度极高

所用晶圆纯度高达“11个9”,即99.%,洁净度也比手术室的要求严格倍。

2.复杂度极大

集成了数百亿的晶体管,复杂程度可想而知。

3.制程尺寸极小

晶体管的尺寸已经来到5nm的水平。

4.设备极复杂

半导体对于精度和功能的要求很高,导致简单的工艺能很难满足高精尖的需求。所以需要很多复杂的设备参与生产,比如光刻机。光刻机的光源和光学反射系统都是相当复杂的系统。

5.投资成本极大

建造一座10nm以下,并拥有产能10万片晶圆/月的晶圆厂需要百亿美元的规模。不光是设备,相关工艺研发也是同等数量级的。

6.工作流程极长

设备繁多,多以串行处理贯穿制造始终,工作流程的设计、实行、监控要求很高。

7.分工极细,融合极其紧密

从设计,EDA(电子设计自动化),设备和材料的相互融合,都是各大企业以数十年的行业基础推动而成的,使得后来者很难居上甚至介入。

半导体产业人才培育

年期间,我国集成电路产业中,设计业人才需求数量增幅趋于稳定,但高端设计人才紧缺的状况并没有得到很好的改善。制造业受产能扩张影响,芯片人才需求保持高速增长。

根据《中国集成电路产业人才白皮书(-年版)》显示,我国集成电路人才在供给总量上仍显不足,到年,芯片专业人才缺口预计超过20万人。随着近几年集成电路行业的不断升温,到年人才需求量更大,缺口预计在30万人左右。

目前我国半导体主权的实现迫在眉睫。而这一实现无不依赖于人才的培养,而专业的人才培养、高效的创新机制和深厚的科技文化的建立,需要从基础做起,为大众普及相关的科技知识,助力从业人员掌握前沿核心技术。

来源:IC学习




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