大陆半导体设备国产化获关键进展

我国集成电路核心装备国产化在京获重大进展。记者日前从北京经济技术开发区获悉，中芯国际北京厂使用国产设备加工的12寸正式产品晶圆加工突破一千万片次，标志着集成电路国产设备在市场化大生产中得到充分验证，国产设备技术和市场竞争力迈上了一个新台阶。   

用发丝千分之一精度“盖楼”

穿上淡粉色防尘衣帽，戴上口罩手套，双脚套上鞋套，再进入风淋室经过2分钟的清洁空气吹淋后，记者进入了中芯国际二期生产线的洁净室。

“这台分片机，需要机械手臂精准、平稳地将晶片进行分发，并且不能有任何刮伤和微尘污染。”“这台中速离子植入机，是硅变成电晶体的一道重要工艺。”“这台介质蚀刻机，负责根据设计‘吃掉’硅片上不需要的部分”……在洁净室技术人员的讲解下，一台台国产装备进入了记者视线。

经过多年的研发以及反复验证、调试，它们如今与代表集成电路最先进制造水平的国外“同行”们站立在一起，担负起芯片制造的一项项关键工序。

在中芯国际工作多年的老人儿都清晰记得，十多年前中芯国际在京投产时，大到生产线设备，小到螺母、螺丝钉，都是进口的。

国产设备进芯片生产线，为何这么难？“好比要在晶片上盖四十多层高楼，不同的是每一层楼都需要以头发丝千分之一的精确度描绘出来。”中芯北方副总经理张昕说。一颗只有几毫米宽的芯片上，肉眼看不到的是其背后极大的精确度和复杂度——每个芯片上有很多层，而每一层上面的晶体管和电路如果排成一根直线，有数百米长。在这里，一张张硅片经过光刻、掩膜、光照、离子注入、热处理等数百道工序后，才能变成芯片。而任何一道工序中但凡出现一点差错，就会失之毫厘，谬以千里。

正是由于工艺制造的高精度和复杂度，芯片生产需要机械、电子、软件、控制、材料等多个学科的配合。集成电路生产线上刻蚀机、氧化机、薄膜、光刻、离子注入等设备，一直都由欧美日少数公司掌握。而如今，从2008年至今短短几年时间，一些国产材料和大型装备正在逐渐进入这条全国最先进的集成电路生产线。

联合攻关缩短国际差距

中国芯中国造，是多年来中国高端制造领域亟待攻克的难题。

“一个城市的普通家庭有约100颗芯片。”北京经济技术开发区管委会主任、国家科技重大专项02专项实施管理办公室主任梁胜多年前就曾用这样一个比喻来形容集成电路在人们生活中无处不在的重要性。而今，100颗这个数字有增无减。智能手机、空气净化器、移动WiFi、高清电视、智能摄像头、声控灯……没有了芯片，所有这些让你生活便利的智能设备全都不可能实现。

小到人们的智能生活，大到国家信息安全能力，都与芯片以及制造芯片的核心装备们息息相关。“国外一家大型装备厂商一个季度的产值，就比中芯国际一年产值还要高得多。”张昕也用一个数字来解释装备制造在整个集成电路产业链中的重要地位。

2008年，国家科技重大专项02专项成立，组织“产学研”联合开发，由行业的龙头企业中芯国际等牵头，向世界上最先进的40纳米和28纳米芯片技术节点攻关，并推动装备国产化。北京市作为组织牵头单位，对项目承担单位予以资金扶持。更为重要的，02专项让中芯国际、北方微电子、七星华创（北方微电子、七星华创后重组为“北方华创”）、中科信公司等产业链的上下游企业站在了一起。

对于国产设备的“天然实验室”——中芯国际的生产线来说，过去购买进口设备，维修和调试都由有丰富经验的国外设备公司承包。为了使用国产设备，攻关小组得边干边学，不停监测设备在生产过程中的各种问题。同时，为加速装备国产化进程，作为“客户”的中芯国际开始与多家国产设备商联合研发，在设备设计、研发过程中就充分根据大生产环节的需求进行，而非闭门造车、单打独斗。

“在科研上，以往的探索式研究只需要单点突破，一百次尝试有一次成功就可以宣告成功了。现在要提供大生产技术，必须一百次都成功。”张昕坦言国产化之路的艰辛。

2010年，国产设备开始进入中芯国际北京生产厂区。从2012年到2016年，使用国产设备加工的产品数量经历了0片次、2700片次、14万片次、110万片次、1000万片次的几何式增长。

开发区集成电路产业的集聚，成为了高端制造装备国产化的天然推动力。就拿坐落在中芯国际北京厂街对面的“邻居”北方华创来说，其成功开发了以刻蚀设备、化学气相沉积设备、物理气相沉积设备三大类半导体装备产品为基础的20余类产品，成功替代了国外厂商同类产品。“设备一有什么问题，设备商的工程师就能过来，双方的合作沟通完全零时差。”中芯国际工程师说。

北京经济技术开发区负责人介绍，随着集成电路国产设备在市场化大生产中得到充分验证，我国集成电路制造产业与国外最先进水平的差距缩短了至少五年。

国产化可助成本降两成

突破国际垄断、提升自主创新能力，带来的是实打实的效益。张昕透露，虽然目前设备国产化仍处于初期，需要投入大量人力、财力、物力，但随着国产设备大量投入使用，将使得我国芯片制造的设备采购成本降低25%左右。

业内专家透露，集成电路技术40多年来一直按照摩尔定律规律发展，即每隔18个月技术更新一代。每一代技术的更新可使芯片集成度提高1倍，电路性能提高40%。随着摩尔定律近年来逐渐逼近极限，装备国产化对于提升我国集成电路行业竞争力将起到巨大作用。