谈及芯片问题,大家对我国的印象也许还停留在严重依赖进口的形象中,一场中美贸易战将这一行业暴露在了公众的面前,于是芯片行业开始了“造芯运动”。那么,经过这段时间的大操大办,我国是否有进展呢?近日就传来了好消息,中芯国际自主研发的 5nm 蚀刻机已成功被台积电验收。目前,台积电已宣布与中微合作。中国芯片从 28nm 到 10nm,再到 7nm,演绎着黑马奇迹,不断实现自我超越。

 

中微制造的 5 纳米蚀刻机是完全自主研发的。这家成立仅 15 年的半导体公司是中国最大的芯片方案制造商,为中国的科技做出了贡献。蚀刻工艺也开始慢慢突破。在未来,它将逐步突破技术难题。

 

当然,值得提醒的是,5nm 蚀刻机的成功并不意味着它可以批量生产 5nm 芯片。目前世界上还是 7 纳米芯片是最先进的。蚀刻机是芯片生产中不可缺少的一个环节,而最重要的环节是光刻。但目前我国的科技水平还没有独立开发出 10 nm 范围内的光刻强度,仍然处于 90 nm 光刻的水平。

 

说到这里,就涉及到一个问题,什么是蚀刻机?为什么在生产芯片的过程中需要这种设备?

 

什么是蚀刻机?

简单来说,所谓的蚀刻机,就是在芯片生产的过程中所必须使用的一种设备,这种设备的作用就好像是雕刻中的刻刀一样,用种种手段把一块完整的金属板中我们不需要的部分给去除掉,剩下的就是我们需要的电路了。

 

下面这幅图这是芯片蚀刻的过程。从图中可以看到,金属板的表面上有一部分没有覆盖光刻胶,而这部分金属在蚀刻机的作用下被去除了,然后金属板(或者说晶圆)的表面就变成了我们想要的形状。整个大规模集成电路光刻和蚀刻的过程可以见再下一张图。

 

蚀刻作用对金属板表面的塑形

 

 

大规模集成电路的制造过程

 

那什么是等离子蚀刻机?
蚀刻机的最终目的就是不断把金属板表面我们不需要的部分给挖掉。

 

为了达到上述目的,最开始是使用的化学物质来挖掉这些物质,毕竟化学物质可以跟金属板中的材料发生反应,十分快速方便,但是其中也产生了一个很大的问题:液体的腐蚀是向各个方向的,不好控制。

 

打个形象的比方,你用一块板子能够挡住洪水吗?答案是不能,因为水会绕过这块板子。而用化学物质腐蚀金属表面有很多的弊端。下面这张图就很好的说明了这种问题,化学液体绕过了覆盖晶圆表面的光刻胶,腐蚀了我们不想腐蚀的部分。如果我们要求电路非常细,那么这种多余的腐蚀肯定会影响电路的性能。这就好比一根柱子,你在两边挖掉一点儿,如果这根柱子很粗,那么没什么太大的关系,如果这根柱子很细,那么估计就要倒掉了——这也是为什么化学物质蚀刻的方法不适用于更高制程的芯片。

 

化学物质蚀刻的缺点

 

所以我们需要一种不会拐弯的物质来腐蚀金属表面,这种东西是什么呢?答案是“光”。光是不会拐弯的,所以可以笔直地腐蚀金属表面。当然了,这里的“光”不是真的光,而是一种等离子体,通过等离子体来对金属表面进行蚀刻。为什么等离子可以腐蚀金属表面、怎么产生等离子的,这个不重要,我们只需要知道等离子蚀刻更好、可以用来制造更精密的芯片就行了。比如说下面这幅图,就可以很好地说明两种刻蚀方法的区别。

 


化学物质蚀刻和等离子蚀刻的区别

 

下面这张图就是等离子刻蚀出来的金属板表面,虽然说还是会有刻蚀“拐弯”的现象——这是由于等离子体可能发生反射造成的,但是相对而言壁面已经很光滑了。如果是化学刻蚀的话,很有可能已经把下方的金属物质全部腐蚀掉了。

 

等离子刻蚀出来的金属板表面

 

蚀刻机、光刻机傻傻分不清楚
可能会有一部分人把蚀刻机与光刻机搞混,毕竟这俩经常一起出现,但其实它们之间还是有很大的差别的。可以说光刻机是芯片制造的魂,蚀刻机是芯片制造的魄,要想制造高端的芯片,这两个东西都必须顶尖。

 

这俩机器最简单的解释就是光刻机把电路图投影到覆盖有光刻胶的硅片上面,刻蚀机再把刚才画了电路图的硅片上的多余电路图腐蚀掉,这样看起来似乎没什么难的,但是有一个形象的比喻,每一块芯片上面的电路结构放大无数倍来看比整个北京都复杂,这就是这光刻和蚀刻的难度。

 

光刻的过程就是现在制作好的硅圆表面涂上一层光刻胶(一种可以被光腐蚀的胶状物质),接下来通过光线(工艺难度紫外光<深紫外光<极紫外光)透过掩膜照射到硅圆表面(类似投影),因为光刻胶的覆盖,照射到的部分被腐蚀掉,没有光照的部分被留下来,这部分便是需要的电路结构。

 

我国蚀刻机发展状况
正如文章首段展示的那样,我国蚀刻机发展的状况相对不错。中微半导体的表现充分证明了这种设备已经实现了量产化。显然,这方面中国已经是世界顶尖水平。然而,光刻机的境地就比较尴尬,光刻机企业不管是上海微电子的 90nm 光刻机,还是无锡影速 200nm 光刻机,与世界最先进的 7nm 制程都相去甚远,在这两条道路上,蚀刻机要再接再厉,而光刻机则需要迎头赶上。

 

我国蚀刻机生产厂商 Top10

杭州协宇自动化设备有限公司
杭州协宇自动化设备有限公司,位于杭州市余杭区,是金属标牌制作设备的专业生产厂家。

 

销售:广告设备、标牌设备、标牌蚀刻机、金属烂板机、腐蚀设备、金属腐蚀机、线路版蚀刻设备、精密蚀刻网片滤片设备、金属薄板精密加工设备、电子设备、制版设备等。
 

常州正成机电科技有限公司
常州正成机电科技有限公司,1994 年创建于常州。20 年来,一直专注于金属之特种加工装备及其表面处理耗材的研发与制造销售。产品行销全国各地、东南亚、中东、南亚、美洲等国家与地区。

 

正成设备,广泛适用于金属特种加工的方方面面。目前主要提供环保性能优越之电化学加工成套工艺装备、化学蚀刻成套设备、黄光设备、金属表面处理成套设备、工业自动化生产线。主要产品有:化学或电化学表面处理设备(铝阳极氧化线、电镀线,电泳线,电铸等);金属模板(装饰)板蚀刻成套工艺设备、刀模蚀刻机成套设备、精密蚀刻成套装备、卷对卷蚀刻成套设备、曝光制版设备、等离子抛光工艺装备、机械表面精饰成套设备(镜面抛光,研磨,拉丝等) 、标牌金属工艺品成套设备。多项设备与工艺已获发明专利。
 

南通卓力达金属科技有限公司
卓力达专业从事高端精密化学蚀刻与精密激光切割业务,在全体卓力达人共同努力下,金属精密蚀刻和精密激光切割两大产业并驾齐驱成为了国内同行业排名前三的多元化高新技术型企业,在国内拥有 4 家实体工厂,业务范围横跨航天航空、军工、医疗、汽车、精密电子、数码家电等等尖端行业。

 

主要从事:金属制品蚀刻技术、精密五金蚀刻技术、激光技术的研发;精密蚀刻金属零部件、五金配件、激光模板、电子设备、自动化设备、电子工业专用设备、电子产品的研发、设计、生产、销售;货物及技术进出口业务。目前主要客户有苹果、三星、OPPP、联想、华为、通用、丰田、中航工业、中国兵器等国内外知名企业。截止目前为止,卓力达持有各项专利证书达 50 多项,引领国内蚀刻行业不断的发展。
 

佛山鑫恒力五金机械厂
佛山市南海区鑫恒力五金机械厂座落于全国的不锈钢生产加工基地—广东佛山市南海区桂城石肯工业区。 佛山鑫恒力五金机械厂技术先进、经验丰富、团队强大、设备齐全,拥有一支技术精湛的年轻团队,掌握完整的腐蚀加工工艺及配套设备研发能力。 在国内外先进技术基础上,我们先后自主研发推出的了大型(1220mm)不锈钢花板蚀刻机生产线、滚轮蚀刻机、立式蚀刻机、平曲面蚀刻机、圆盘蚀刻机、精密曝光机、显影生产线、水平电解退钛线等一系列先进的金属蚀刻、前处理设备和辅助设施。

 

能在不锈钢、铜、铁、铝等金属表面上蚀刻及镂空各种花纹图案,广泛应用于不锈钢金属蚀刻、五金腐蚀加工、工艺礼品蚀刻、不锈钢电器灯饰腐蚀、广告装饰、金属过滤网等各种行业。我厂并与国内多家化工研究所保持密切合作,熟知市场动向。所生产的蚀刻生产线,能对不锈钢 200 系(LH)蚀刻加工。
 

北京正盛鸿成电子科技有限公司
北京正盛鸿成电子科技有限公司是一家集技术研发、设备制造、产品加工、技术培训为一体的现代化先进工艺设备制造商。本公司于二零零叁年成立以来一直注重科技创新、精诚服务、用户第一的理念,打造了一支训练有素的员工队伍。公司位于首都北京大兴工业开发区京开高速路傍,离北京站、机场高速近在咫尺,交通便利。公司主要专业设计生产销售:PCB 湿法制程设备、FPC 设备生产线、五金精密蚀刻成套设备、刀模蚀刻设备、烫金版(铜钣、锌钣、镁钣)蚀刻设备、不锈钢装饰蚀花生产线、标牌成套设备、压纹钣蚀刻生产线、电解蚀刻生产线、电解抛。
 

佛山市禅城区利达蚀刻有限公司
佛山市利达蚀刻设备厂是一家集生产加工、经销批发的厂家,专业生产蚀刻机、显影机、曝光机、退膜机、蚀刻加工、蚀刻器材等多种产品。

 

深圳市蚀刻先锋设备科技有限公司
深圳市蚀刻先锋设备科技有限公司,位于宝安区沙井镇沙一西部工业园,现公司拥有一支勤奋敬业经验丰富的技术骨干队伍,紧跟行业发展步伐,携数十年制造生产设备经验,长期不断技术改进研究创新设备开发。是一家专注制造与生产高端、高精密金属钢片蚀刻设备,及(PCB)线路板蚀刻设备的供应商。历经全面稳步发展,逐步形成集科研,生产销售为一体,产品遍布全国各地!

 

深圳市新顺鑫科技有限公司
深圳市新顺鑫科技有限公司是专业研发、设计、生产、销售曝光系列设备及显影蚀刻退膜清洗设备的专业科技型企业。产品广泛用于 LCD 液晶显示、触摸屏、玻璃清洗、光伏太阳能、光电、半导体、电镀、五金蚀刻、精密五金电子、电梯门板等。
 

东莞市光旭自动化设备科技有限公司
东莞市光旭自动化设备科技有限公司是 LED 曝光机、蚀刻机、清洗机、显影机、UV 机、脱膜机、自动送料机、自动收料机、隧道炉、涂布机等产品专业生产加工的公司,拥有完整、科学的质里管理体系。东莞市光旭自动化设备科技有限公司的诚信、实力和产品质里获得业界的认可。

 

深圳市鑫东辉自动化设备有限公司
深圳市鑫东辉自动化设备有限公司是一是一家家专业生产、销售纯钛板,璃玻蚀刻机广告牌金属蚀刻机的企业。公司主营产品: 标牌印刷、铭牌、 工艺礼品加工设备、其他油墨、金属、工艺品,专业制造金属蚀刻一条龙设备。

 

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