近日，臺積電對外宣佈，將在2019年第二季度進行5nm製程風險試產，預計2020年量產。與此同時，中微半導體也向“上觀新聞”透露了一個重磅消息，其自主研發的5nm等離子體刻蝕機經臺積電驗證，性能優良，將用於全球首條5nm製程生產線。
值得一提的是，中微半導體也是唯一進入臺積電7nm製程蝕刻設備的大陸本土設備商。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。研究顯示，2015-2020年中國半導體芯片產業投資額將達到650億美元，其中芯片製造設備投資額就將達到500億美元。但是中國芯片製造設備的95%都是依賴於進口，也就是說需要花480億到國外購買設備。這也使得中國芯片製造設備的國產化成為了一件非常迫切的事情。在美國硅谷從事半導體行業20多年的尹志堯，其在世界最大的半導體設備企業——美國應用材料公司擔任總公司副總裁，曾被譽為“硅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，他要在芯片製造設備領域與國際巨頭直接競爭，取得一席之地。等離子體刻蝕機是芯片製造環節的一種關鍵設備，其是在芯片上進行微觀雕刻，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芯片介質刻蝕設備時，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芯片上的加工工藝，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。
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芯片和設備企業的技術骨幹，大都有著20到30多年半導體設備研發製造的經驗。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設備公司。
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工藝芯片了。因為芯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芯片。在去年尹志堯在接受央視媒體採訪曾表示，“國際上最先進的芯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，尹志堯在視頻中所指的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：“中微不是製造芯片的，只是為芯片廠提供設備”。“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納米器件，也只是100多個刻蝕步驟中的幾步。”
確實，正如我們前面所說，刻蝕只是芯片製造眾多關鍵環節當中的一環，在先進製程的刻蝕設備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，不少國產半導體設備廠商也在一些相關領域的先進製程設備上取得了突破。比如，在14nm 領域，硅/金屬刻蝕機（北方華創）、薄膜沉積設備（北方華創）、單片退火設備（北方華創）和清洗設備（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設備廠商的努力，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。
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