2018年中興事件爆發(fā)時,中國半導體設備的國產化率還不足10%。當時某晶圓廠采購總監(jiān)老李清楚記得,美國設備商突然中斷服務支持時,產線上那臺價值上億的進口刻蝕機直接成了“廢鐵”。正是這種切膚之痛,讓“全產業(yè)鏈自主可控”從口號變成了行動指南。
根據(jù)國際半導體協(xié)會最新數(shù)據(jù),國產設備在28nm成熟制程領域已實現(xiàn)80%自給,這個數(shù)字背后藏著無數(shù)個“生死時速”的故事。比如上海微電子的光刻機團隊,為突破28nm關鍵技術,曾在實驗室連續(xù)駐扎237天,用掉的光掩模版堆滿了三個集裝箱。
當行業(yè)還在驚嘆28nm突破時,更激烈的戰(zhàn)斗已在14nm戰(zhàn)場打響。去年春天,中芯國際用純國產設備試產的14nm芯片良率首次突破75%,這個看似普通的數(shù)字,在業(yè)內引發(fā)了堪比地震的震動——要知道,就在兩年前,某國產離子注入機運行時還會把硅片擊穿。
“我們現(xiàn)在就像在搭積木?!敝形⒐竟こ處煆埞み@樣形容14nm設備的突破過程。他們最新研發(fā)的原子層沉積設備,能在指甲蓋大小的芯片上精準鋪筑0.000001毫米厚的薄膜,相當于在北京到上海的距離上控制誤差不超過一根頭發(fā)絲。而沈陽拓荊的PECVD設備,則讓二氧化硅薄膜的均勻性達到了驚人的99.7%,這個指標甚至讓前來驗廠的韓國客戶豎起了大拇指。
不過真正的“硬骨頭”藏在細節(jié)里。某國產清洗設備在測試時總會在硅片邊緣留下納米級水漬,研發(fā)團隊為此做了178次實驗,最后發(fā)現(xiàn)是水分子表面張力的問題。解決方案?把超聲波頻率調到158.4kHz——這個數(shù)字現(xiàn)在刻在每臺設備的銘牌上,成了中國精度的新刻度。
在所有設備中,光刻機始終是那道最長的陰影。上海微電子即將交付的28nm光刻機,被業(yè)界稱為“爭氣機”。但鮮為人知的是,為攻克其中一個激光反射鏡的納米級抖動問題,研發(fā)團隊曾連續(xù)三個月每天工作16小時,試用了37種阻尼材料,最終在高鐵減震技術中找到靈感。
更隱秘的突破發(fā)生在應用端。當中芯國際用ASML的DUV光刻機配合國產計算光刻軟件,通過四次曝光做出7nm芯片時,遠在荷蘭的ASML總部連夜召開緊急會議——他們沒料到中國工程師能用“土法煉鋼”突破物理極限。這種“帶著鐐銬跳舞”的創(chuàng)新,正在改寫半導體行業(yè)的游戲規(guī)則。
在長春光機所的實驗室里,一臺原型機正用納米壓印技術試產芯片。雖然當前只能做到28nm,但這種避開傳統(tǒng)光刻路徑的“奇兵”,或許會成為未來破局的關鍵?!熬拖癞斈陮棽灰欢ǚ且飞蟄2,我們也可以用防空導彈把它打下來。”項目負責人這個比喻,透著中國科研人特有的智慧。
走在蘇州的半導體設備產業(yè)園,能看到戲劇性的場景:街這邊是北方華創(chuàng)的百級潔凈車間,街對面卻是賣陽澄湖大閘蟹的商鋪。這種“土洋結合”的景象,恰似中國半導體產業(yè)的現(xiàn)狀——既有全球頂尖的5nm刻蝕機,也有還在攻關的14nm檢測設備。
到2025年,當國產設備自給率達到50%,整個產業(yè)將迎來質變。中芯國際的工程師們已經(jīng)在暢想:用純國產設備建設的14nm產線,成本可能比進口線低40%。而廣東某封裝廠正在試驗的“設備共享平臺”,讓中小芯片廠也能用上平價的國產高端設備。
但真正的考驗或許才剛剛開始??粗鴤}庫里那臺等待安裝的國產光刻機,采購總監(jiān)老李既興奮又忐忑:“就像新手爸爸第一次抱孩子,既怕摔了,又恨不得向全世界炫耀?!边@種復雜的情緒,或許就是中國芯破繭成蝶時必經(jīng)的陣痛。
夜幕降臨,深圳華強北的電子市場依然人聲鼎沸。攤主老陳指著柜臺上印著“中國芯”的藍牙耳機說:“三年前這些芯片還要進口,現(xiàn)在里面裝的都是國產28nm工藝芯片。”在他身后,霓虹燈照亮了墻上那句標語——所有卡脖子的地方,終將成為我們的肌肉。
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