第83章 芯片制造设备 (第1/2页)

    IC芯片全名积体电路（IntegratedCircuit），它是将设计好的电路，以堆叠的方式组合起来，藉由这个方法，我们可以减少连接电路时所需耗费的面积。

    由此可见，芯片制造其实就是进行原子级别的制造，精度要求非常苛刻，这也是为什么国内无法生产CPU的原因。

    芯片在结构上分为三层。

    第一，晶圆层。

    从IC芯片的3D剖面图来看，底部的部分就是晶圆，晶圆基板在芯片中扮演地基的角色。

    第二，逻辑闸层。

    在IC电路中，晶圆上面的部分叫做逻辑闸层，它是整颗IC中最重要的部分，藉由将多种逻辑闸组合在一起，完成功能齐全的IC芯片，结构非常复杂。

    第三，连接层。

    逻辑闸上面还有一层连接层，不会有太复杂的构造，这一层的目的是将逻辑闸需要连接的部分相连在一起，相当于导线。

    芯片中通常需要很多层连接层，是因为有太多线路要连结在一起，在单层无法容纳所有的线路下，就要多叠几层来达成这个目标了。在这之中，不同层的线路会上下相连以满足接线的需求。

    如果要以油漆喷罐做精细作图时，我们需先割出图形的遮盖板，盖在纸上，接着再将油漆均匀地喷在纸上，待油漆乾后，再将遮板拿开。

    不断的重复这个步骤后，便可完成整齐且复杂的图形。制造IC就是以类似的方式，藉由遮盖的方式一层一层的堆叠起来。

    芯片在制造过程中分为四种步骤，虽然实际制造时，制造的步骤会有差异，使用的材料也有所不同，但是大体上皆采用类似的原理。

    这个流程和油漆作画有些许不同，IC制造是先涂料再加做遮盖，油漆作画则是先遮盖再作画。

    第一步，金属溅镀：将欲使用的金属材料均匀洒在晶圆片上，形成一薄膜。

    第二步，涂布光阻：先将光阻材料放在晶圆片上，透过光罩，将光束打在不要的部分上，破坏光阻材料结构。接着，再以化学药剂将被破坏的材料洗去。

    第三步，蚀刻技术：将没有受光阻保护的硅晶圆，以离子束蚀刻。

    第四步，光阻去除：使用去光阻液皆剩下的光阻溶解掉，如此便完成一次流程。

    最后便会在一整片晶圆上完成很多IC芯片，接下来只要将完成的方形IC芯片剪下，便可送到封装厂做封装。

    目前全球主要晶圆代工厂有格罗方德、三星电子、TowerJazz、Dongbu、美格纳、IBM、富士通、英特尔、海力士、台积电、联电、中芯国际、力晶、华虹、德茂、武汉新芯、华微、华立、力芯，等等。

    目前中国的芯片产业就是阻碍在这个地方，无法制造世界一流的芯片，很多同样的芯片，国内的仅仅可以拆装一两次就坏掉，而国外的芯片可以连续拆装四五次，久而久之国产芯片成了劣质的代名词。

    所以国外的芯片更加受欢迎，而国内的国产芯片难有竞争力，目前全国绝大部分芯片都靠进口。

    每年全球半导体市场规模达3200亿美元，全球54%的芯片都出口到中国，但国产芯片的市场份额只占10%。

    全球77%的手机是中国制造，但其中不到3%的手机芯片是国产的。

    我国芯片产业长期被国外厂商控制，不仅每年进口需要消耗2000多亿美元外汇，超过了石油和大宗商品，是第一大进口商品。

    由于发达国家的技术封锁，很多高科技设备无法进口受制于人的技术设备直接制约了我国信息产业的发展，而我国每年不得不花费两千亿美元的资金进口。

    可不要小看了两千亿，这可是实打实的资金，而全国M2总额也才30万亿美元，所谓M2，就是全国所有的现金流的总和，全国人民没有丝毫泡沫的真正的财富，财富并不是无穷无尽的。

    半导体芯片产业拥有上万亿美元巨大的市场。

    芯片是未来众多高技术产业的基础，芯片设计制造技术成为世界主要大国竞争的最重要领域之一。

    而芯片生产设备又为芯片大规模制造提供制造基础，因此更是整个半导体芯片产业金字塔顶端的尖尖。

    那么这些设备到底是什么什么设备呢？

    1、光刻机

    功能：在半导体基材上（硅片）表面匀胶，将掩模版上的图形转移光刻胶上，把器件或电路结构临时“复制”到硅片上。

    主要企业（品牌）：

    国际：荷兰阿斯麦（ASML）公司、美国泛林半导体公司、日本尼康公司、日本Canon公司、美国ABM公司、德国德国SUSS公司、美国MYCRO公司。

    国内：中国电子科技集团第四十八所、中国电子科技集团第四十五所、上海机械厂、成都南光实业股份有限公司。

    2、ICP等离子体刻蚀系统

    设备功能：一种或多种气体原子或分子混合于反应腔室中，在外部能量作用下（如射频、微波等）形成等离子体，一方面等离子体中的活性基团与待刻蚀表面材料发生化学反应，生成可挥发产物；另一方面等离子体中的离子在偏压的作用下被引导和加速，实现对待刻蚀表面进行定向的腐蚀和加速腐蚀。

    主要企业（品牌）：

    国际：英国牛津仪器公司、美国Torr公司、美国Gatan公司、英国Quorum公司、美国利曼公司、美国Pelco公司。

    国内：北京仪器厂、北京七星华创电子有限公司、中国电子科技集团第四十八所、戈德尔等离子科技（香港）控股有限公司、中国科学院微电子研究所、北方微电子、北京东方中科集成科技股份有限公司、北京创世威纳科技。

    3、反应离子刻蚀系统

    设备功能：平板电极间施加高频电压，产生数百微米厚的离子层，放入式样，离子高速撞击式样，实现化学反应刻蚀和物理撞击，实现半导体的加工成型。

    主要企业（品牌）：

    国际：日本Evatech公司、美国NANOMASTER公司、新加坡REC公司、韩国JuSung公司、韩国TES公司。

    国内：北京仪器厂、北京七星华创电子有限公司、成都南光实业股份有限公司、中国电子科技集团第四十八所。

    4、离子注入机

    设备功能：对半导体表面附近区域进行掺杂。

    主要企业（品牌）：

    国际：美国维利安半导体设备公司、美国CHA公司、美国AMAT公司、Varian半导体制造设备公司（被AMAT收购）。

    国内：北京仪器厂、中国电子科技集团第四十八所、成都南光实业股份有限公司、沈阳方基轻工机械有限公司、上海硅拓微电子有限公司。

    5、单晶炉

    设备功能：熔融半导体材料，拉单晶，为后续半导体器件制造，提供单晶体的半导体晶坯。

    主要企业（品牌）：

    国际：德国PVATePlaAG公司、日本Ferrotec公司、美国QUANTUMDESIGN公司、德国Gero公司、美国KAYEX公司。