因為地緣政治等各種因素的影響，半導體設(shè)備的關(guān)注度在過去幾年飆升。
作為芯片供應(yīng)鏈上的重要一環(huán)，芯片設(shè)備對于芯片的重要性毋庸置疑。尤其是隨著芯片工藝的持續(xù)演進，對芯片設(shè)備提出的要求更是與日俱增。然而，從市場格局來看，制造芯片的這些設(shè)備大多都是控制在海外企業(yè)手里。當中不少設(shè)備更是由少數(shù)幾家企業(yè)把持。在這種情況下，留給晶圓廠可議價的空間就不多了。
更有甚者，隨著近年來地方保護主義盛行，發(fā)展芯片設(shè)備就成為很多地區(qū)的迫切需求。尤其是在國內(nèi)，更是責無旁貸。近年成立的新凱來，以成為世界一流的半導體設(shè)備提供商為目標，力爭成為這個賽道的主要參與者。
成立于2022年的新凱來總部位于深圳，在上海、北京、西安、武漢、成都、杭州等國內(nèi)城市以及海外設(shè)有研發(fā)中心，建立了基礎(chǔ)材料工藝-零部件-裝備的端到端研發(fā)體系。公司致力于先進半導體工藝裝備、量檢測裝備的開發(fā)與制造，打造可靠的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和平臺，成為世界一流的半導體裝備提供商和客戶最信賴的伙伴。
在今年Semicon China同期舉辦的IC產(chǎn)業(yè)鏈國際論壇-制造設(shè)備與制程分論壇上，新凱來工藝裝備產(chǎn)品線總裁杜立軍發(fā)布了題為《半導體工藝裝備的機遇與挑戰(zhàn)》的演講，分享了他對半導體設(shè)備的看法以及新凱來已經(jīng)推出的領(lǐng)先半導體設(shè)備和未來展望。
與此同時，新凱來還在今年的Semicon China現(xiàn)場一口氣發(fā)布了三十款左右新品，涵蓋了量檢測、EPI、ETCH、CVD、PVD和ALD等多個領(lǐng)域。
一代工藝，一代材料，一代裝備
芯片是人類歷程中一顆璀璨的明星，這是一個任何人都不會否定的事實。而在過去數(shù)十年的發(fā)展中，芯片能夠越做小，且能越做越強，背后就少不了晶體管架構(gòu)升級帶來的幫助。從Planar到FinFET，再到GAA，晶體管的結(jié)構(gòu)越來越立體，尺寸越來越小，但芯片承載的晶體管數(shù)量從數(shù)十億躍升至數(shù)百億，這就給芯片的制造工藝帶來前所未有的挑戰(zhàn)。
杜立軍在演講中也提到：“每一代半導體器件的演進，圍繞著PPAC的性能指標的提升。隨著行業(yè)進入到先進工藝時代，半導體制造行業(yè)主要圍繞著晶體管的尺寸微縮和RC delay這兩個方面來解決問題。”
例如在EPI工藝方面，隨著工藝的演進，催生了更小尺寸、更高深寬比和更高濃度需求，這就給外延工藝的選擇性、擴散及形貌管控帶來新挑戰(zhàn)；在ETCH工藝方面，所面對的精細化、多向性和高縱深要求與日俱增；來到介質(zhì)薄膜沉積工藝方面，也面臨材料多元化、高臺階覆蓋率和高刻蝕選擇比的難題；金屬互連工藝的演進也要求擁有更小的關(guān)鍵尺寸和更高的RC挑戰(zhàn)；金屬CVD技術(shù)也給新材料和高選擇性沉積提出了迫切需求；ALD（HKMG）技術(shù)的演進，也避免不了更小CD、更高成膜質(zhì)量及臺階覆蓋率挑戰(zhàn)。
上述種種都是芯片先進工藝演進不能忽視的問題。
杜立軍在演講中則總結(jié)說，針對上述問題，主要有三個解決路徑，分別是新材料、先進光刻+非光補光和3D架構(gòu)。
“然而，因為這些技術(shù)的應(yīng)用，會在先進工藝演進中，給流程工藝通道增加20%，進而給良率和設(shè)備的工藝窗口等帶來新的考驗。”杜立軍接著說。“于是，我們需要圍繞著更高的能量控制精度（等離子體/自由基精準控制）、更快的硬件響應(yīng)速度（氣體/能量控制快速切換）和更大的工藝窗口（腔體環(huán)境快速穩(wěn)定）來打造新裝備技術(shù)。”杜立軍強調(diào)。“新凱來也迎難而上，打造多基礎(chǔ)能力，支撐裝備創(chuàng)新，迎接挑戰(zhàn)。”
杜立軍透露，圍繞著工藝窗口這一系列問題，除了從架構(gòu)上發(fā)力以外，還可以考慮如何利用人工智能調(diào)優(yōu)來提升效率。而要實現(xiàn)這些，則需要從硬件和算法上投入。這正是新凱來打造了一個覆蓋原子的物理模型到腔式化學反應(yīng)模型仿真軟件的原因。在軟件以外，新凱來還在射頻源、濾波器等器件上發(fā)力，力求從底層硬件入手，加速面向未來的半導體裝備設(shè)計。
“在半導體設(shè)備方面，新凱來在系統(tǒng)架構(gòu)、硬件、器件和算法方面全面布局。”杜立軍表示。
他進一步指出：新凱來的設(shè)計理念是“一代工藝，一代材料，一代裝備。”
為了實現(xiàn)這個目標，新凱來構(gòu)建了培源（等離子體）、熱管理、流體控制、裝備智能化、光源等10多個基礎(chǔ)LAB，為半導體工藝持續(xù)演進筑牢穩(wěn)固根基。當然，作為一家志存高遠的設(shè)備新貴，新凱來還堅持正向設(shè)計的運營思維，進行全鏈路垂直整合以提供擴散、刻蝕、薄膜等系列半導體先進工藝裝備以及光學、物理、X射線、功率檢測等系列量檢測裝備。
這種腳踏實地的運營方式，讓成立三年多的新凱來取得了累累碩果。
在產(chǎn)品方面，杜立軍在演講中介紹說，新凱來的擴散、刻蝕和薄膜三大類產(chǎn)品已支持量產(chǎn)，應(yīng)用覆蓋了先進邏輯和存儲。除此以外，在這次展會上，新凱來還帶來了多款量檢測裝備，這無論對于新凱來還是中國半導體設(shè)備來說，都是一個了不起的豐碑。
四大類，三十款左右設(shè)備
從上面的介紹我們可以看到，新凱來在本屆Semicon China上帶來的四大類（擴散、刻蝕、薄膜和量檢測）產(chǎn)品展示涵蓋了EPI、RTP、ETCH、CVD、PVD、ALD、光學量檢測、PX量測和功率檢測應(yīng)用在內(nèi)的三十款左右設(shè)備。
首先看擴散類產(chǎn)品，新凱來帶來了EPI和RTP設(shè)備各三臺。其中，EPI產(chǎn)品系列命名為“峨眉山”，RTP系列命名為“三清山”。
據(jù)介紹，新凱來推出的“峨眉山”系列是12英寸單片減壓外延生長設(shè)備，采用創(chuàng)新架構(gòu)設(shè)計，全面覆蓋邏輯及存儲外延等應(yīng)用場景，支持向未來先進節(jié)點演進。此次帶來的該系列前三款產(chǎn)品分別是針對鍺硅外延、磷硅外延以及溝道&超晶格&埋層外延，能為相應(yīng)的客戶提供更好的支持。
“三清山”系列的頭三款產(chǎn)品則是針對不同應(yīng)用的RTP設(shè)備。當中“三清山1號”是12英寸單片柵極氧化/氮化設(shè)備，覆蓋氧化/氮化/退火等邏輯及存儲應(yīng)用場景，具備精準溫度控制和等離子體控制能力，支撐先進工藝持續(xù)演進。在實際應(yīng)用中，能夠為淺溝槽氧化，柵氧生長，高K材料退火，鈦硅化物退火，ALD柵氧致密化等生產(chǎn)流程提供可靠的支持。
三清山2號則是12英寸單片超快尖峰退火設(shè)備，能覆蓋尖峰退火/超快尖峰退火等邏輯及存儲應(yīng)用場景，具備大行程磁懸浮升降運動控制及背照式退火能力，支撐先進工藝持續(xù)演進。具體而言，則能為輕摻雜源漏退火，源漏退火，高K材料蓋帽層退火等提供支持。
三清山3號則是12英寸單片均溫/尖峰退火設(shè)備，能覆蓋均溫退火/尖峰退火等邏輯及存儲應(yīng)用場景，為深N阱退火，源漏退火，鈷硅化物退火，鎳硅化物退火等具備低熱預(yù)算調(diào)控及超低溫退火能力的工藝提供支持，支撐先進工藝持續(xù)演進。
來到刻蝕產(chǎn)品線的武夷山系列，首批發(fā)布的同樣也包括三款產(chǎn)品，分別是12英寸精細介質(zhì)刻蝕設(shè)備武夷山1號 MASTER、12英寸精細硅/金屬刻蝕設(shè)備武夷山3號以及12英寸高選擇性刻蝕設(shè)備武夷山5號。
首先看武夷山1號 MASTER，這是一款電容耦合等離子體（CCP）干法刻蝕設(shè)備，腔室采用全對稱架構(gòu)設(shè)計，整機可配置6個工藝腔（PM），滿足先進節(jié)點各類精細介質(zhì)刻蝕場景需求。具體而言，這款設(shè)備能夠為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等材料提供接觸孔刻蝕、硬掩膜刻蝕和雙大馬士革工藝等支持。
武夷山3號為電感耦合等離子體（ICP）干法刻蝕設(shè)備，采用全對稱、高流導架構(gòu)設(shè)計，整機可配置6個工藝腔（PM），滿足先進節(jié)點各類精細硅及金屬刻蝕場景需求。具體而言，則能為硅、鍺硅、氧化鈦等材料提供柵極刻蝕、多重圖形和鰭刻蝕等工藝支持。
武夷山5號則為自由基干法刻蝕設(shè)備，氧化硅及硅選擇性刻蝕組合解決方案，采用單腔設(shè)計，整機可配置6個工藝腔（PM），能夠為硅、鍺硅、氧化硅和氮化硅等材料提供偽柵去除、無定形硅去除以及源漏極回刻等工藝支持，滿足先進節(jié)點高選擇性刻蝕場景需求。
在本屆Semicon China上，新凱來還帶來了涵蓋了PVD、ALD和CVD在內(nèi)的三個系列共八款薄膜設(shè)備。其中，PVD設(shè)備命名為普陀山系列，首批推出了三款設(shè)備。ALD則命名為阿里山系列，首批同樣包括了三款產(chǎn)品。命名為長白山系列的CVD產(chǎn)品則推出了兩款新品。
首先看專注于PVD的普陀山系列產(chǎn)品。據(jù)介紹，普陀山1號是12英寸金屬平面膜沉積設(shè)備，適用于邏輯、存儲及先進封裝等主流半導體金屬平面膜應(yīng)用場景，鍍膜均勻性高，同時具備高產(chǎn)能與高穩(wěn)定性。
普陀山2號則是12英寸中道金屬接觸層及硬掩膜沉積設(shè)備，適用于邏輯、存儲等主流半導體中道金屬接觸層及硬掩膜等應(yīng)用場景，顆粒缺陷低，同時具備高性能與高穩(wěn)定性。
12英寸后道金屬互連沉積設(shè)備普陀山3號則適用于邏輯、存儲和先進封裝等主流半導體后道金屬互連場景，架構(gòu)領(lǐng)先，填孔品質(zhì)優(yōu)異，支持向未來先進節(jié)點演進。
來到ALD方面，則包括了阿里山1號、阿里山2號和阿里山3號三款產(chǎn)品。其中，阿里山1號是12英寸高保形性介質(zhì)薄膜原子層沉積設(shè)備，搭配五邊形平臺和Twin腔領(lǐng)先架構(gòu)，覆蓋先進邏輯/存儲前中后段介質(zhì)薄膜應(yīng)用場景，滿足圖形化，超薄薄膜，超高深寬比gap fill需求，支持向未來先進節(jié)點演進。
阿里山2號則是12英寸介質(zhì)刻蝕阻擋層薄膜沉積設(shè)備，具備單腔4-Station領(lǐng)先架構(gòu)，適用于氮化鋁和氧化鋁等材料的先進邏輯刻蝕阻擋層薄膜應(yīng)用場景，支持向未來先進節(jié)點演進。
阿里山3號則是12英寸高深寬比金屬柵極原子層沉積設(shè)備，可全面覆蓋邏輯和存儲金屬原子層沉積應(yīng)用場景，具備創(chuàng)新架構(gòu)和領(lǐng)先性能，多種工藝高度集成，金屬柵極全場景覆蓋，支持向先進節(jié)點演進。
長白山系列則是新凱來的PECVD產(chǎn)品線。當中，長白山1號是12英寸介質(zhì)薄膜沉積設(shè)備，具備單腔4-Station領(lǐng)先架構(gòu)，全面覆蓋邏輯及存儲介質(zhì)薄膜多種工藝，支持向未來先進節(jié)點演進；長白山三號是12英寸高保形性&選擇性金屬薄膜沉積設(shè)備，全面覆蓋邏輯和存儲金屬化學氣相沉積應(yīng)用場景，具備創(chuàng)新架構(gòu)和領(lǐng)先性能，多種工藝高度集成，支持向未來先進節(jié)點演進。
在展會現(xiàn)場，新凱來還帶來了包括明場缺陷檢測BFI（岳麓山）、暗場缺陷檢測DFI（丹霞山）、表面缺陷檢測PC（蓬萊山）、空白掩模缺陷檢測MBI（莫干山）、套刻量測DBO（天門山）和IBO（天門山）、原子力顯微鏡量測AFM（沂蒙山），X射線類量測的XPS（赤壁山-XP）、XRD（赤壁山-XD）和XRF（赤壁山-XF）以及RATE-CP、RATE-KGD和RATE-FT等在內(nèi)的多款量檢測設(shè)備。這些產(chǎn)品也都陸續(xù)量產(chǎn)，完成驗證，或者進入客戶端驗證。
從數(shù)據(jù)來看，半導體設(shè)備大有可為。但對于中國半導體設(shè)備產(chǎn)業(yè)來說，機遇和挑戰(zhàn)并存，這也是一個產(chǎn)業(yè)共識。杜立軍先生在今天的演講中開頭中更是直接發(fā)出靈魂拷問：“中國的半導體裝備產(chǎn)業(yè)，到底能給我們的半導體發(fā)展貢獻怎樣的份額？我們能以怎樣的技術(shù)力量推動整個產(chǎn)業(yè)一起進步？這是我們永恒追求的命題。”
“對物理極限的探索，是半導體人永恒的追求，也是星辰大海，新凱來秉承以技術(shù)為本的初心，展望和合作伙伴聯(lián)合創(chuàng)新、協(xié)同共贏，為客戶提供一個新的選擇。”杜立軍說。“致力于先進半導體工藝裝備、量檢測裝備的開發(fā)與制造， 打造可靠的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和平臺，成為世界一流的半導體裝備提供商和客戶最信賴的伙伴，是新凱來追逐的目標。” 杜立軍重申。
（來源：新凱來，半導體行業(yè)觀察供稿）
