國產5nm刻蝕機通過驗證 將用於臺積電5nm晶片製造

值得一提的是，中微半導體也是唯一進入臺積電7nm製程蝕刻裝置的大陸本土裝置商。據悉，中微半導體與臺積電在28nm製程時便已開始合作，並一直延續到10nm和7nm製程。

而中微半導體如此亮眼成績的背後，離不開尹志堯和他團隊的多年努力。

他放棄國外百萬年薪工作，只為一顆“中國芯”

研究顯示，2015-2020年中國半導體晶片產業投資額將達到650億美元，其中晶片製造裝置投資額就將達到500億美元。但是中國晶片製造裝置的95%都是依賴於進口，也就是說需要花480億到國外購買裝置。這也使得中國晶片製造裝置的國產化成為了一件非常迫切的事情。

在美國矽谷從事半導體行業20多年的尹志堯，其在世界最大的半導體裝置企業——美國應用材料公司擔任總公司副總裁，曾被譽為“矽谷最有成就的華人之一”，參與了美國幾代等離子體刻蝕機的研發，擁有60多項技術專利。

2004年，當時已經60歲的尹志堯放棄了美國的百萬年薪，帶領三十多人的團隊，衝破美國政府的層層審查（所有人都承諾不把美國的技術帶回中國，包括所有工藝配方、設計圖紙，一切從零開始），回國創辦了中微半導體，他要在晶片製造裝置領域與國際巨頭直接競爭，取得一席之地。

成功打破國外壟斷

等離子體刻蝕機是晶片製造環節的一種關鍵裝置，其是在晶片上進行微觀雕刻，刻出又細又深的接觸孔或者線條，每個線條和深孔的加工精度是頭髮絲直徑的幾千分之一到上萬分之一。這對刻蝕機的控制精度要求非常高。

據介紹，一個16nm的微觀邏輯器件有60多層微觀結構，要經過1000多個工藝步驟，要攻克上萬個技術細節才能加工出來。只看等離子體刻蝕這個關鍵步驟，它的加工尺度為普通人頭髮絲的五千分之一，加工的精度和重複性要達到五萬分之一。足見難度之高。

長期以來，蝕刻機的核心技術一直被國外廠商所壟斷。2004年尹志堯回國創辦中微半導體之初就將目光鎖定在了刻蝕機領域。

中微半導體在剛剛涉足IC晶片介質刻蝕裝置時，就推出了65nm等離子介質刻蝕機產品，隨著技術的進步一直做到45nm、32nm、28nm、16nm、10nm，現在7nm的刻蝕機產品已經在客戶的生產線上運行了，5nm刻蝕機也即將被臺積電採用。

“在米粒上刻字的微雕技藝上，一般能刻200個字已經是極限，而我們的等離子刻蝕機在晶片上的加工工藝，相當於可以在米粒上刻10億個字的水平。”中微半導體CEO尹志堯曾這樣形容到。

經過多年的努力，中微半導體用實力打破了這一領域技術封鎖，成功讓中國正式躋身刻蝕機國際第一梯隊。

中微半導體首席專家、副總裁倪圖強博士表示，刻蝕機曾是一些發達國家的出口管制產品，但近年來，這種高階裝備在出口管制名單上消失了。這說明如果我們突破了“卡脖子”技術，出口限制就會不復存在。如今，中微與泛林、應用材料、東京電子、日立4家美日企業一起，組成了國際第一梯隊，為7nm晶片生產線供應刻蝕機。

（芯智訊注：美國商務部在2015年宣佈，由於在中國已有一個非美國的裝置公司做出了和美國裝置公司有相同質量和相當數量的等離子體刻蝕機，所以取消了對中國的刻蝕機的出口管制。）

他還表示，明年臺積電將率先進入5nm製程，已通過驗證的國產5nm刻蝕機，預計會獲得比7nm生產線更大的市場份額。

值得一提的是，2016年，中微半導體獲得國家積體電路產業基金(大基金)4.8 億元的投資，成功成為中國晶片製造領域的國家隊。而這也凸顯了國家對於中微半導體在中國半導體裝置領域的貢獻和地位的認可。

面對國外競爭對手挑釁，屢戰屢勝

或許正是由於中微半導體在半導體裝置領域的突飛猛進，也引來了國外競爭對手挑起的智慧財產權訴訟。

首先發難的是尹志堯的老東家——美國應用材料公司，2007年之時，美國應用材料公司就起訴中微半導體侵權，但卻始終舉證無力（尹志堯及其團隊成員在離開美國時並未帶走任何工藝配方、設計圖紙，後續的產品設計也避開了對方的專利），中微半導體則抓住機會適時反訴對方不正當競爭，應用材料公司顯然對這一情況準備不足，最終不得不撤訴求和。

2009年，另一巨頭美國科林研發又在臺灣起訴中微侵犯其發明專利，中微半導體則積極應對，提供其專利無效的證據，在法院的兩次審判中科林的相關專利均被判決無效，第三次臺灣“智慧財產局”甚至審定撤銷了科林的其中一項專利權，緊接著科林又對“智慧財產局”的審定提出行政訴訟，再次遭到駁回。

2016年，中微半導體在接受媒體採訪時，也詳細介紹了其應對美國行業巨頭5年侵犯商業祕密和專利權纏訴，終獲“一撤訴四連勝”的成功經歷。

當時，中微半導體公司資深智慧財產權總監姜銀鑫就表示，“中微在智慧財產權方面相當謹慎，於公司建立初期便成立了專門的智慧財產權團隊，未雨綢繆，針對潛在的智慧財產權糾紛可能性做了大量的分析排查。在部分海歸研發團隊核心成員回國加入之前，中微便已經讓他們簽訂了不從原單位帶來技術機密的承諾書”。

2017年11月初，美國MOCVD（金屬有機化合物氣相沉積裝置）裝置廠Veeco宣佈，美國紐約東區地方法院同意了其針對SGL Carbon，LLC（SGL）的一項初步禁令請求，禁止SGL出售採用Veeco專利技術的MOCVD使用的晶圓承載器（即石墨盤），包括專為中國MOCVD裝置商中微半導體設計的石墨盤。Veeco此舉針對的正是中微半導體。

對此，中微半導體一方面積極發展第二和第三渠道的供應商；另一方面則在中國對Veeco提起專利侵權訴訟。

中微半導體披露，其於2017年7月向福建高院正式起訴 Veeco上海，指控其TurboDisk EPIK 700型號的MOCVD裝置侵犯了中微的基片托盤同步鎖定的中國專利，要求其停止侵權並主張上億元侵權損害賠償。在中微半導體起訴後，Veeco上海對該中微半導體專利向國家智慧財產權局專利複審委（簡稱“專利複審委”）提起無效宣告請求。

同年11月24日，專利複審委於作出審查決定，否決了Veeco上海關於中微半導體專利無效的申請，確認中微半導體起訴Veeco上海專利侵權的涉案專利為有效專利。

2017年12月8日，福建省高階人民法院同意了中微半導體針對Veeco上海的禁令申請，該禁令禁止Veeco上海進口、製造、向任何第三方銷售或許諾銷售侵犯中微第CN 202492576號專利的任何化學氣相沉積裝置和用於該等裝置的基片托盤。該禁令立即生效執行，不可上訴。

中微半導體對於Veeco上海的勝訴，成功打擊了Veeco妄圖通過專利戰打擊中微半導體的企圖。

“中微在過去11年輪番受到美國裝置大公司的法律訴訟，但我們由於有堅固的智慧財產權防線，完全遵守美國和各國智慧財產權法律，一直處於不敗之地。”今年7月，尹志堯在接受“觀察者網”採訪時這樣說到。

堅持自主創新，專利超800件

而在面對國外競爭對手的挑釁，屢屢獲勝的背後，則是中微半導體長期以來堅持自主研發所獲得的過硬的自主技術專利。

據瞭解，目前中微的反應臺交付量已突破582臺；單反應臺等離子體刻蝕裝置已交付韓國領先的儲存器製造商；雙反應臺介質刻蝕除膠一體機研製成功，這是業界首次將雙反應臺介質等離子體刻蝕和光刻膠除膠反應腔整合在同一個平臺上。

同時，中微一些基礎的研發也不斷地跟進尖端技術，以保證產品的研發能夠緊緊跟上甚至領先於國際上的技術發展水平。

中微半導體首席專家、副總裁也表示，刻蝕尺寸的大小還與晶片溫度有一一對應關係，中微自主研發的部件使刻蝕過程的溫控精度保持在0.75攝氏度內，達到國際領先水平。

氣體噴淋盤是刻蝕機的核心部件之一，中微半導體聯合國內其他科技公司 ofollow,noindex">開發 出了一套創新工藝，用這套工藝製造的金屬陶瓷，其晶粒十分精細、緻密。與進口噴淋盤相比，國產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。

正是由於在刻蝕機及相關領域的不斷突破和創新，也使得中微半導體在刻蝕機市場份額快速增長。

資料顯示，截至2017年8月，中微已有500多個介質刻蝕反應臺，並在海內外 27 條生產線上生產了約 4000 多萬片晶圓；同時，中微還開發了 12 英寸的電感型等離子體 ICP 刻蝕機;此外，中微還開發了 8 英寸和 12 英寸 TSV 矽通孔刻蝕裝置，不僅佔有約50%的國內市場，而且已進入臺灣、新加坡、日本和歐洲市場，尤其在 MEMS 領域擁有意法半導體(ST)、博世半導體(BOSCH) 等國際大客戶。

而在專利方面，中微半導體共申請了超過800件相關專利，其中絕大部分是發明專利，並且有一半以上已獲授權。

目前尹志堯的團隊精英中，上百人都曾是美國和世界一流的晶片和裝置企業的技術骨幹，大都有著20到30多年半導體裝置研發製造的經驗。而且這些工程師們必須有著物理、化學、機械、工程技術等50多種專業知識背景。

今年4月，中微半導體 CEO 尹志堯在公開合表示，目前中微半導體在全球各地已經建置共計 582 臺刻蝕反應臺，並預期今年將增長至 770 臺。目前中微半導體產品已經進入第三代 10nm、7nm 工藝，並進入晶圓廠驗證生產階段，即將進入下一世代 5nm、甚至 3.5 nm 工藝。

尹志堯表示，未來十年將持續開發新產品，擴大市場佔有率，中微的目標是：2020 年 20 億元、2050 年 50 億元，並進入國際五強半導體裝置公司。

5nm刻蝕機意味著什麼？

不過，需要注意的是中微半導體5nm刻蝕機的研發成功和獲得臺積電採用，並不代表著中國大陸就可以自己生產5nm工藝晶片了。因為晶片的生產工藝非常的複雜，刻蝕只是眾多關鍵環節當中的一環。

但是，很多自媒體為了吸引眼球，卻往往故意誇大事實，以點概面，以5nm刻蝕機這一個環節上的突破，就大肆宣揚“中國已打破國外壟斷，掌握5nm技術”、“中國已可以製造5nm晶片”。

在去年尹志堯在接受央視媒體採訪曾表示，“國際上最先進的晶片生產公司像英特爾、臺積電、三星，它們的14nm已經成熟生產了，10nm和7nm很快進入生產，所以我們必須超前，5nm今年年底基本上就要定了，現在進展特別快，幾乎一年兩年就一代，所以我們就趕得非常緊。”

顯然，尹志堯在 視訊 中所指的5nm是指的5nm的刻蝕機。但是，隨後這段採訪就被一大波媒體斷章取義，不顧事實的大肆吹噓。搞得尹志堯不得不在朋友圈發文闢謠：“中微不是製造晶片的，只是為晶片廠提供裝置”。“如此墮落的文風誤國誤民，給真正埋頭苦幹的科學家和工程師添堵添亂添麻煩。”

尹志堯今年在接受採訪時再次強調：“宣傳要實事求是，不要誇大，更不要為吸引眼球，無中生有，無限上綱。說我們的刻蝕機可以加工5奈米器件，也只是100多個刻蝕步驟中的幾步。”

確實，正如我們前面所說，刻蝕只是晶片製造眾多關鍵環節當中的一環，在先進製程的刻蝕裝置領域取得突破雖然可喜，但是在其他如光刻機等領域，中國仍處於嚴重落後。目前國內進展最快的上海微電子也只是實現了 90nm 光刻機的國產化。

當然，我們也不能妄自菲薄，除了中微半導體之外，不少國產半導體裝置廠商也在一些相關領域的先進製程裝置上取得了突破。比如，在14nm 領域，矽/金屬刻蝕機（北方華創）、薄膜沉積裝置（北方華創）、單片退火裝置（北方華創）和清洗裝置（上海盛美）已經開發成功，正在客戶端進行驗證。

相信隨著國產半導體設計及裝置廠商的努力，以及中國半導體市場的需求快速增長的拉動，中國芯將會越來越強大。

編輯：芯計之柳暗花明

綜合自：觀察者網、上觀新聞、與非網、中微半導體官網、芯智訊、央視《中國財經報道》、人民網等