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国内首台!精度达个位数微米级,国产半导体12英寸超精密晶圆环切设备研发成功
2024-01-05 来源:贤集网
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关键词: 半导体设备 晶圆 人工智能

12月29日上午,由宁波芯丰精密科技有限公司研发的首台国产半导体12英寸超精密晶圆环切设备正式交付。这一重大突破性成果标志着中国半导体设备制造跨上新的台阶,也为全球半导体产业发展注入了新的动力。

据了解,该设备采用先进的高度智能化“控制-自反馈”技术,实现对晶圆边缘的微米级超精密加工,同时大幅提高了生产效率和产品质量,性能全面对标国际主流标杆产品,部分指标实现超越,能够满足最先进的全自动半导体产线要求,适合先进人工智能芯片的研发工艺需求。


AI突飞猛进,对AI芯片要求更高



近年来,人工智能(AI)领域的突飞猛进,对于AI芯片的性能、功耗和成本提出更高要求。

人工智能产业包括基础层、技术层和应用层三个层次。基础层主要负责提供数据和算力支 持,包括 AI 芯片、智能传感器和云服务等领域,构成人工智能发展的基石。由于发展起 步较晚、资金支持不足、美西方技术管控等原因,我国在基础层面临较多“卡脖子”问题, 实力相对薄弱。

技术层主要负责提供算法及技术实现。凭借对数据资源和运算平台机器学习技术的应用,以及计算机视觉、自然语言处理和语音识别等应用技术的发展,我国在技 术层正处在上升期。应用层是人工智能的产业链下游,针对不同行业和领域提供产品、服务和解决方案,催生出多样化的商业模式。

算力、算法和数据是驱动人工智能发展的“三驾马车”。算力是人工智能发展的物理载体,支撑数据通过算法实现价值释放。2012年后,传统的摩尔定律已被指数式爆发的算力需求所改写,头部 AI 模型训练的算力需求每 3-4 个月倍增,对 AI 芯片性能要求“水涨船高”。 算法是实现问题解决和特定功能的指令和程序,通过开发数据智能提供通用和细分领域的技术支持。

算法沉淀在 AI 人才上,据人社部发布的《人工智能工程技术人员就业景气现状分析报告》,2025年我国AI人才缺口将达1000万,其中对算法人才的需求度高达80%。 数据是人工智能赖以发展的资源要素,为各式算法提供海量训练以覆盖更多的应用场景并提升模型性能。凭借庞大的移动互联网和数量可观的网民,我国在数据规模上占据比较优势,但大模型所需的数据更需“炼化”,数据确权和商业化仍待补足。


芯片越小,制备过程越复杂



众所周知,芯片越小,制备过程越复杂,面临性能、功耗和成本等方面的诸多挑战。如何助力高端芯片的制备?芯丰精密的总经理万先进表示,三维集成(3D IC)技术是制备AI芯片的核心技术之一,代表着半导体制造的发展热点和重要方向。通过将多个芯片垂直堆叠在一起,该技术能很好地提升性能、降低功耗和制造成本。

不过,这项技术对加工工艺和制造设备的要求非常高,需要对晶圆在微米级实现超精密环切加工,去除晶圆边缘部分材料,从而提高芯片良率,可靠性和稳定性。“环切的深度和宽度,需要设备的控制精度达到个位数的微米级,差不多是人类头发丝的十分之一。”万先进解释。

由于国内在相关研究方面起步略晚,在研制过程中,芯丰精密面临不少难题。万先进回忆,他们需要思考许多基础科学的问题,为此经常加班加点,有一次工作人员在工厂里一直讨论到凌晨4:30。经过一年多夜以继日的技术攻关,芯丰精密成功研发出国内首台应用于三维集成的12英寸全自动超精密晶圆环切设备。

该设备采用先进的高度智能化“控制-自反馈”技术,实现了对晶圆边缘的微米级超精密加工,同时大幅提高了生产效率和产品质量。这款新型环切设备全面兼容8寸及12寸晶圆,性能全面对国际主流标杆产品,能够满足最先进的全自动半导体产线要求,适合先进人工智能芯片的研发工艺需求。

“接下来,我们还要生产制造接近两位数的设备,希望能为半导体制造产业的发展提供支持,助力造就更好的‘中国芯’。”万先进说。


AI爆发,AI芯片新周期开启



不久前,德邦证券研报曾将1976年以来的全球半导体销售额同比增速与GDP增速进行比较,发现全球半导体年度销售额历史增速呈现出大约每10年一个“M”形的波动特征,且主要与技术驱动产品迭代有关。如若进一步观察历年的半导体制造技术的发展,也可以发现它伴随着每个十年的变革而跃上一个新的高度。

从家用电器时代到台式机时代,再到功能手机/笔记本电脑、3G/4G/智能手机、5G、AIoT/消费电子/汽车。随着不断拓展的下游应用领域,半导体行业在全球销售额上呈现了持续的成长,从1976年到2022年的时间跨度内,销售额增长了整整202倍。

这里揭示了一个简单的大道理:周期的本质,不是简单潮起潮落原单踏步,而是不断的螺旋式向上发展。

2023年,刚好也成为AI爆发的元年,无疑预示着半导体行业也迎来了一个新的纪元,也被视为新一轮周期的重启——AI技术的爆发对芯片的需求提出更高的要求,同时也为该行业带来了前所未有的机遇。随着资本市场掀起的炒作热潮,AI芯片也成为资本追捧的热门。

芯丰精密成立于2021年,一直致力于研发、生产超精密半导体芯片制造设备及相关耗材,产品主要应用于三维堆叠、人工智能、第三代半导体和先进封装等高端半导体制造工艺环节,投资总额超1亿元,先后入选“姚江英才”和“甬江人才”项目。公司核心团队包括多名海外专家和985高校博士,具有丰富的半导体设备研发经验,现已申请专利70余项,拥有完全自主知识产权。目前,芯丰精密聚焦三维堆叠技术所需的减薄、环切设备及配套耗材,已经全面覆盖6寸、8寸及12寸市场。

“首台国产半导体12英寸超精密晶圆环切设备的研发对我们来说意义重大,它不仅填补了国内市场的空白,也打破了国际垄断和技术壁垒,将应用于国内头部半导体产线。”芯丰精密总经理万先进说,“我们也将继续发挥定制化和本土化优势,持续服务好国内外客户,助力造就更好的‘中国芯’。”