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半導(dǎo)體制造有什么難點？ 伴隨著芯片的集成度越來越高、半導(dǎo)體制造的先進(jìn)程度也逐漸提升。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)包含越來越多的機械、化工、軟件、材料等其它領(lǐng)域，是集成了很多子系統(tǒng)的大系統(tǒng)。 同時，涉及如此眾多產(chǎn)業(yè)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，也推動經(jīng)濟發(fā)展。因為，半導(dǎo)體產(chǎn)品的性能逐漸提升，而成本降低、價格下降。從而滿足了市場對于高性能、低成本需求。 如此高度行業(yè)集成的產(chǎn)業(yè)，具有五大難點，分兩類。 一類是：高精細(xì)度、高集成度。二類是：單點工藝技術(shù)、集成單點技術(shù)、批量生產(chǎn)技術(shù)。 第一，集成度越來越高 在一顆芯片上集成的晶體管的數(shù)量，越來越多，從20世紀(jì)60年代至今，從1個晶體管增加到100億以上。電路集成度越高，挑戰(zhàn)半導(dǎo)體制造工藝的能力，在可接受的成本條件下改善工藝技術(shù)，以生產(chǎn)高級程度的大規(guī)模集成電路芯片。為達(dá)到此目標(biāo)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已變成高度標(biāo)準(zhǔn)化的，大多數(shù)制造商使用相似的制造工藝和設(shè)備。開發(fā)市場成功的關(guān)鍵是公司在合適的時間推出合適的產(chǎn)品的能力。 第二，對精度要求越來越高 精度高體現(xiàn)在關(guān)鍵尺寸（CD），芯片上的物理尺寸特征被成為特征尺寸，業(yè)內(nèi)描述特征尺寸的術(shù)語是電路幾何尺寸。通俗理解是，關(guān)鍵尺寸越小，工藝加工難度越大。 關(guān)鍵尺寸從1988年的1um，減小到2020年的5nm，減少了99.5%。從此角度看，集成電路制造的難度在逐漸提升，難度提升的加速度也在變大。 從晶體管結(jié)構(gòu)圖看，關(guān)鍵尺寸是晶體管的柵長（下圖中的線寬）。 第三，單點技術(shù)突破難 構(gòu)成半導(dǎo)體制造工序的最小單位的工藝技術(shù)就是單點技術(shù)，或者組件技術(shù)。集成電路制造就是在硅片上執(zhí)行一系列復(fù)雜的化學(xué)或者物理操作。 復(fù)雜電路的制造工序超過500道工序，500道工序相當(dāng)于500個單點技術(shù)，并且，這些工序都是在精密儀器下進(jìn)行，人類的肉眼是看不清楚的，給制造帶來很大的困難。以最典型的CMOS工藝為例，涉及到以下步驟。 我們將上圖眾多步驟劃分為6個獨立的生產(chǎn)區(qū)——擴散(包括氧化、膜淀積和摻雜工藝)、光刻、刻蝕、薄膜、離子注入和拋光。 第四，需要將多個技術(shù)集成 結(jié)合單點技術(shù)，將電路植入硅片，構(gòu)建此工藝流程的技術(shù)就是集成技術(shù)。例如在生產(chǎn)DRAM需要500道以上工序，該流程先在研發(fā)中心制定，且制定的流程是可以實際生產(chǎn)的。 在制定工藝流程階段，單點技術(shù)的組合方式是無限的，即使是制造同樣集成度、同樣精密度的DRAM，不同半導(dǎo)體廠家采取的方式也各不相同。此外，不同的技術(shù)集成人員的工藝流程結(jié)構(gòu)也不同。 集成技術(shù)的難點在于，如何在短時間內(nèi)完成從無限的組件技術(shù)組合中，制定低成本、滿足規(guī)格且完全運行的工藝流程。 集成技術(shù)我們用通過乒乓球、足球來理解。半導(dǎo)體制造的單點技術(shù)我們中國人可以突破，就跟單人體育的乒乓球一樣，中國人可以全球拿冠軍。但是，把這些單點技術(shù)組合到一起，就跟11人的足球隊伍一樣，組合到一起就不能拿冠軍。這就是集成技術(shù)的難點。 第五，批量生產(chǎn)技術(shù) 這一段文字較多，但都是很重要的。 |
