談及芯片問題，大家對我國的印象也許還停留在嚴(yán)重依賴進(jìn)口的形象中，一場中美貿(mào)易戰(zhàn)將這一行業(yè)暴露在了公眾的面前，于是芯片行業(yè)開始了“造芯運動”。那么，經(jīng)過這段時間的大操大辦，我國是否有進(jìn)展呢？近日就傳來了好消息，中芯國際自主研發(fā)的5nm蝕刻機(jī)已成功被臺積電驗收。目前，臺積電已宣布與中微合作。中國芯片從28nm到10nm，再到7nm，演繹著黑馬奇跡，不斷實現(xiàn)自我超越。

中微制造的5納米蝕刻機(jī)是完全自主研發(fā)的。這家成立僅15年的半導(dǎo)體公司是中國最大的芯片方案制造商，為中國的科技做出了貢獻(xiàn)。蝕刻工藝也開始慢慢突破。在未來，它將逐步突破技術(shù)難題。

當(dāng)然，值得提醒的是，5nm蝕刻機(jī)的成功并不意味著它可以批量生產(chǎn)5nm芯片。目前世界上還是7納米芯片是最先進(jìn)的。蝕刻機(jī)是芯片生產(chǎn)中不可缺少的一個環(huán)節(jié)，而最重要的環(huán)節(jié)是光刻。但目前我國的科技水平還沒有獨立開發(fā)出10nm范圍內(nèi)的光刻強(qiáng)度，仍然處于90nm光刻的水平。

說到這里，就涉及到一個問題，什么是蝕刻機(jī)？為什么在生產(chǎn)芯片的過程中需要這種設(shè)備？

什么是蝕刻機(jī)？

簡單來說，所謂的蝕刻機(jī)，就是在芯片生產(chǎn)的過程中所必須使用的一種設(shè)備，這種設(shè)備的作用就好像是雕刻中的刻刀一樣，用種種手段把一塊完整的金屬板中我們不需要的部分給去除掉，剩下的就是我們需要的電路了。

下面這幅圖這是芯片蝕刻的過程。從圖中可以看到，金屬板的表面上有一部分沒有覆蓋光刻膠，而這部分金屬在蝕刻機(jī)的作用下被去除了，然后金屬板（或者說晶圓）的表面就變成了我們想要的形狀。整個大規(guī)模集成電路光刻和蝕刻的過程可以見再下一張圖。

蝕刻作用對金屬板表面的塑形

大規(guī)模集成電路的制造過程

那什么是等離子蝕刻機(jī)？

蝕刻機(jī)的最終目的就是不斷把金屬板表面我們不需要的部分給挖掉。

為了達(dá)到上述目的，最開始是使用的化學(xué)物質(zhì)來挖掉這些物質(zhì)，畢竟化學(xué)物質(zhì)可以跟金屬板中的材料發(fā)生反應(yīng)，十分快速方便，但是其中也產(chǎn)生了一個很大的問題：液體的腐蝕是向各個方向的，不好控制。

打個形象的比方，你用一塊板子能夠擋住洪水嗎？答案是不能，因為水會繞過這塊板子。而用化學(xué)物質(zhì)腐蝕金屬表面有很多的弊端。下面這張圖就很好的說明了這種問題，化學(xué)液體繞過了覆蓋晶圓表面的光刻膠，腐蝕了我們不想腐蝕的部分。如果我們要求電路非常細(xì)，那么這種多余的腐蝕肯定會影響電路的性能。這就好比一根柱子，你在兩邊挖掉一點兒，如果這根柱子很粗，那么沒什么太大的關(guān)系，如果這根柱子很細(xì)，那么估計就要倒掉了——這也是為什么化學(xué)物質(zhì)蝕刻的方法不適用于更高制程的芯片。

化學(xué)物質(zhì)蝕刻的缺點

所以我們需要一種不會拐彎的物質(zhì)來腐蝕金屬表面，這種東西是什么呢？答案是“光”。光是不會拐彎的，所以可以筆直地腐蝕金屬表面。當(dāng)然了，這里的“光”不是真的光，而是一種等離子體，通過等離子體來對金屬表面進(jìn)行蝕刻。為什么等離子可以腐蝕金屬表面、怎么產(chǎn)生等離子的，這個不重要，我們只需要知道等離子蝕刻更好、可以用來制造更精密的芯片就行了。比如說下面這幅圖，就可以很好地說明兩種刻蝕方法的區(qū)別。

化學(xué)物質(zhì)蝕刻和等離子蝕刻的區(qū)別

下面這張圖就是等離子刻蝕出來的金屬板表面，雖然說還是會有刻蝕“拐彎”的現(xiàn)象——這是由于等離子體可能發(fā)生反射造成的，但是相對而言壁面已經(jīng)很光滑了。如果是化學(xué)刻蝕的話，很有可能已經(jīng)把下方的金屬物質(zhì)全部腐蝕掉了。

等離子刻蝕出來的金屬板表面

蝕刻機(jī)、光刻機(jī)傻傻分不清楚

可能會有一部分人把蝕刻機(jī)與光刻機(jī)搞混，畢竟這倆經(jīng)常一起出現(xiàn)，但其實它們之間還是有很大的差別的?？梢哉f光刻機(jī)是芯片制造的魂，蝕刻機(jī)是芯片制造的魄，要想制造高端的芯片，這兩個東西都必須頂尖。

這倆機(jī)器最簡單的解釋就是光刻機(jī)把電路圖投影到覆蓋有光刻膠的硅片上面，刻蝕機(jī)再把剛才畫了電路圖的硅片上的多余電路圖腐蝕掉，這樣看起來似乎沒什么難的，但是有一個形象的比喻，每一塊芯片上面的電路結(jié)構(gòu)放大無數(shù)倍來看比整個北京都復(fù)雜，這就是這光刻和蝕刻的難度。

光刻的過程就是現(xiàn)在制作好的硅圓表面涂上一層光刻膠（一種可以被光腐蝕的膠狀物質(zhì)），接下來通過光線（工藝難度紫外光＜深紫外光＜極紫外光）透過掩膜照射到硅圓表面（類似投影），因為光刻膠的覆蓋，照射到的部分被腐蝕掉，沒有光照的部分被留下來，這部分便是需要的電路結(jié)構(gòu)。

我國蝕刻機(jī)發(fā)展?fàn)顩r

正如文章首段展示的那樣，我國蝕刻機(jī)發(fā)展的狀況相對不錯。中微半導(dǎo)體的表現(xiàn)充分證明了這種設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)了量產(chǎn)化。顯然，這方面中國已經(jīng)是世界頂尖水平。然而，光刻機(jī)的境地就比較尷尬，光刻機(jī)企業(yè)不管是上海微電子的90nm光刻機(jī)，還是無錫影速200nm光刻機(jī)，與世界最先進(jìn)的7nm制程都相去甚遠(yuǎn)，在這兩條道路上，蝕刻機(jī)要再接再厲，而光刻機(jī)則需要迎頭趕上。

聲明：本文為轉(zhuǎn)載類文章，如涉及版權(quán)問題，請及時聯(lián)系我們刪除（QQ:2737591964），不便之處，敬請諒解！