芯片一般是指集成电路的载体,也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果,通常是一个可以立即使用的独立的整体。

 

伴随着芯片的集成度越来越高、半导体制造的先进程度也逐渐提升。日前,19 个欧盟成员国签署了一项联合声明,旨在在欧洲建设 2nm 晶圆代工厂,以 “加强欧洲开发下一代处理器和半导体的能力”。

 

市场研究公司Future Horizons的首席执行官Malcolm Penn分析了这份声明的实现可能性,并且认为如果欧洲各机构、研究中心和半导体公司能够联合起来,欧洲将实现芯片制造能力的恢复。

 

同时,亦有人对这一计划持怀疑态度。全球芯片制造光刻机设备龙头ASML的首席执行官彼得•温宁克认为,现有的全球半导体产业生产花费了几十年才得以建立,如果将不同的芯片技术集中在一个国家内,将会花费高昂的时间和资金成本。

 

签署了该声明的19个国家分别是:比利时、法国、德国、克罗地亚、爱沙尼亚、意大利、希腊、 马耳他、西班牙、荷兰、葡萄牙、奥地利、斯洛文尼亚、斯洛伐克、罗马尼亚、芬兰、塞浦路斯、匈牙利和波兰。

 

这不是欧洲第一次尝试追赶。在80年代中期,欧盟支持飞利浦和西门子(现为英飞凌)为超越工艺节点以消除其竞争劣势而做出新尝试。尽管并非完全失败,但Megachip计划并没有使欧洲重回正轨。实际上,如果有的话,这会使两家公司对高端商品芯片失去兴趣。完成重新定向花了很长时间。Megachip不幸的结局标志着当前欧洲开始专注于外包半导体生产,除了不需要每年或两年进行工艺升级的特殊产品。

 

一段时间以来,欧盟对此表示满意。2007年,由NXP(原飞利浦半导体公司),意法半导体和飞思卡尔组成的Crolles芯片制造联盟实际上崩溃时,布鲁塞尔没有敲响警钟。当内存制造商奇梦达从英飞凌分拆出来时,它们也没有崩溃。

 

但是,在2012年,Neelie Kroes重新点燃了推动欧洲半导体事业的努力。荷兰欧洲数字议程专员呼吁以“芯片空中客车”为名,这并不是说欧洲航空公司将航空航天公司从国家冠军那里锻造出来的方式进行合并,而是公司,地区和欧洲利益的可比性调整。

 

克鲁斯所谓的10/100/20计划是花费纳税人100亿欧元的资金来解锁1000亿欧元的行业投资,以便到2020年,将欧洲在全球芯片生产中的``市场份额'大致翻番至20%。她要求欧洲电子行业的领导者-这三家芯片制造商,还包括研究部门(例如Imec,CEA-Leti)和邻近行业(例如ASML和Arm)的代表-制定实现这一目标的路线图。

 

然而,欧洲的芯片制造商对克罗斯的计划毫无兴趣。“他们都拒绝与之合作。他们扼杀了整个倡议,使它陷入了漫长的泥潭。”市场研究公司Future Horizons的首席执行官Malcolm Penn说,该公司撰写了一份报告,为Kroes提供了所需的弹药,使她在布鲁塞尔拥有雄心勃勃的野心。

 

但英飞凌,恩智浦和意法半导体“不想在制造能力上投入一角钱。当然,他们仍然希望获得欧盟的资金。” Penn继续说道。“在制造工厂中占用大量现金根本不符合他们的利益。而且,更重要的是,股东也不希望他们这么做。股东希望获得股息,而不是资产。”

 

“克服这一障碍的唯一方法是,芯片公司的客户强迫他们在他们附近建造一个晶圆厂。这就是现在美国正在发生的事情。苹果和Nvidia等公司严重依赖台积电和三星来进行本地生产。”

 

但欧洲没有这样的庞然大物。实际上,只剩下很少的需要持续供应芯片的可观行业,而且它们都不需要前沿技术。我想到的一个行业是汽车行业,但是使用成熟的工艺技术通常可以满足其芯片需求。配备先进的驾驶员辅助系统和自动驾驶功能的越来越多的领先芯片可能会进入汽车,但与特斯拉不同,没有欧洲汽车制造商愿意接受。宝马,标致和博世都在内部开发这类AI芯片。

 

美国通过引进三星和台积电已经开始布局5nm和3nm,欧洲的自主创新难度更大,不知道这一次能否成行。

 

下面分享一份芯片制造的流程:
1、湿洗(用各种试剂保持硅晶圆表面没有杂质)

2、光刻(用紫外线透过蒙版照射硅晶圆, 被照到的地方就会容易被洗掉, 没被照到的地方就保持原样. 于是就可以在硅晶圆上面刻出想要的图案. 注意, 此时还没有加入杂质, 依然是一个硅晶圆. )

3、 离子注入(在硅晶圆不同的位置加入不同的杂质, 不同杂质根据浓度/位置的不同就组成了场效应管.)

4.1、干蚀刻(之前用光刻出来的形状有许多其实不是我们需要的,而是为了离子注入而蚀刻的。现在就要用等离子体把他们洗掉,或者是一些第一步光刻先不需要刻出来的结构,这一步进行蚀刻).

4.2、湿蚀刻(进一步洗掉,但是用的是试剂, 所以叫湿蚀刻)—— 以上步骤完成后, 场效应管就已经被做出来啦,但是以上步骤一般都不止做一次, 很可能需要反反复复的做,以达到要求。

5、等离子冲洗(用较弱的等离子束轰击整个芯片)

6、热处理,其中又分为:

6.1 快速热退火 (就是瞬间把整个片子通过大功率灯啥的照到1200摄氏度以上, 然后慢慢地冷却下来, 为了使得注入的离子能更好的被启动以及热氧化)

6.2 退火

6.3 热氧化 (制造出二氧化硅, 也即场效应管的栅极(gate) )

7、化学气相淀积(CVD),进一步精细处理表面的各种物质

8、物理气相淀积 (PVD),类似,而且可以给敏感部件加coating

9、分子束外延 (MBE) 如果需要长单晶的话就需要。

10、电镀处理

11、化学/机械表面处理

12、晶圆测试

13、晶圆打磨就可以出厂封装了。