泛林集團(tuán)CTO與魏少軍教授談半導(dǎo)體制造的挑戰(zhàn)
作者 / 王瑩
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201809/392402.htm近日,泛林集團(tuán)技術(shù)研討會(Lam Research Technical Symposium)在清華大學(xué)舉行,泛林集團(tuán)(Lam Research)執(zhí)行副總裁兼首席技術(shù)官Richard A. Gottscho博士和清華大學(xué)微電子學(xué)研究所所長魏少軍教授向電子產(chǎn)品世界編輯介紹了下一代半導(dǎo)體制造業(yè)的挑戰(zhàn)。
泛林集團(tuán)技術(shù)研討會注重產(chǎn)學(xué)結(jié)合
據(jù)Gottscho博士介紹,泛林集團(tuán)技術(shù)研討會每年舉辦一次, 今年已是第二屆。會議的目的是通過相互交流與探討,激發(fā)創(chuàng)意,從而共同應(yīng)對行業(yè)面臨的新問題和挑戰(zhàn)。
本次研討會邀請到了來自泛林集團(tuán)、清華大學(xué)、麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、西部數(shù)據(jù)的國際知名學(xué)者與業(yè)界專家,就全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)深入交換意見,探討如何更好地助力產(chǎn)業(yè)技術(shù)突破與創(chuàng)新發(fā)展。
半導(dǎo)體工藝ALE和ALD的進(jìn)展
Gottscho博士稱,目前,泛林集團(tuán)在所擅長的ALE(原子層刻蝕)和ALD(原子層沉積)技術(shù)方面的進(jìn)展非常順利,實(shí)際應(yīng)用也越來越多。ALD比ALE誕生得早,所以技術(shù)發(fā)展更為成熟,普及度也更高。但ALE的應(yīng)用也在不斷拓展。
技術(shù)的普及主要面臨兩方面的挑戰(zhàn):一是生產(chǎn)的通量,二是總擁有成本。這兩個(gè)方面都在不斷被改進(jìn),泛林集團(tuán)也在不斷推出新版本的ALE和ALD,并基于新的設(shè)計(jì)架構(gòu)推進(jìn)ALE和ALD技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和成熟。
此外,泛林集團(tuán)還逐漸將這兩個(gè)技術(shù)集成,在一個(gè)工藝腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)ALD和ALE的工序。對于一些傳統(tǒng)產(chǎn)品,在刻蝕腔里實(shí)現(xiàn)ALD,或者在沉積腔里實(shí)現(xiàn)一部分ALE的功能。
人們原本認(rèn)為使用ALD和ALE 可以取得兩方面的收益,一是包括在硅片層面和設(shè)備層面的均勻性的提升,二是選擇比的改進(jìn)。但在實(shí)踐中,泛林集團(tuán)發(fā)現(xiàn)除了這兩點(diǎn)之外,還有其他意想不到的收益,比如產(chǎn)品的損壞率會下降,粗糙度會進(jìn)一步降低。隨著粗糙度的進(jìn)一步降低,EUV(極紫外線)的使用功率可以減少,所以EUV技術(shù)的性價(jià)比會得到提升,這是目前的發(fā)展趨勢。
EUV光刻機(jī)的走勢
據(jù)Gottscho博士介紹,EUV光刻的普及度在上升,這種趨勢尤其體現(xiàn)在7nm以下的制程中。芯片制造商已開始將其使用于邏輯芯片和DRAM,成本也在緩慢下降。但就目前的情況來看,EUV的價(jià)格仍然非常高,生產(chǎn)效率依然存在問題。
泛林集團(tuán)正和其他企業(yè)開展合作,以進(jìn)一步降低EUV成本,而采取的技術(shù)途徑是通過ALE和ALD來減少器件的粗糙程度,使相關(guān)的堆疊對于EUV光子更加敏感,以更小的劑量實(shí)現(xiàn)同等的粗糙度或者故障率,從而使生產(chǎn)效率進(jìn)一步提升,總擁有成本進(jìn)一步下降。
3D NAND的挑戰(zhàn)
關(guān)于3D NAND閃存方面,2018年業(yè)界的主流是做到128層,到2022年要做到512層,那么這種發(fā)展趨勢會帶來哪些技術(shù)挑戰(zhàn)呢?Gottscho博士稱,泛林集團(tuán)在和客戶的交流中發(fā)現(xiàn),3D NAND需要多層堆疊的結(jié)構(gòu)。而在多層堆疊結(jié)構(gòu)上形成溝道的過程中,如何對深度和薄膜的應(yīng)力進(jìn)行控制,是目前業(yè)界所面臨的最大的技術(shù)挑戰(zhàn)。
設(shè)備在芯片制造業(yè)中的作用
為何采用同樣的設(shè)備,有些代工廠/芯片工廠能制造出先進(jìn)的特征尺寸的制程,而對于有些企業(yè)來說會很難?
Gottscho博士解答道,泛林集團(tuán)為全球客戶提供包括薄膜沉積、等離子刻蝕和單片晶圓清洗解決方案,事實(shí)上,當(dāng)今市場上幾乎每一顆先進(jìn)的芯片都使用了泛林集團(tuán)的技術(shù)。但是,泛林集團(tuán)在幫助客戶取得成功的過程中發(fā)揮的是輔助性作用,而決定企業(yè)發(fā)展快慢的原因是多方面的,其中包括企業(yè)相關(guān)技術(shù)起步的早晚,企業(yè)自身的文化和學(xué)習(xí)能力等。
泛林集團(tuán)在提供設(shè)備和解決方案的過程中始終遵循著一個(gè)基本原則:絕對禁止把一個(gè)客戶的專業(yè)技術(shù)透露給另一個(gè)客戶。我們堅(jiān)信每個(gè)客戶必須根據(jù)自身實(shí)際情況找到合適自己的發(fā)展路徑,形成競爭優(yōu)勢。然而,企業(yè)競爭所處的位置是不斷變化的,隨著新技術(shù)節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn),這種變化還會繼續(xù)發(fā)生。
對此,魏少軍教授補(bǔ)充道,能夠制成特征尺寸更小的芯片,固然有設(shè)備的原因,但并不是主要的。中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步比其他國家和地區(qū)晚,海外在做14nm的時(shí)候,我們可能還在攻克28nm。此外,設(shè)備不可能是一家提供的,每個(gè)設(shè)備商也只能提供和其設(shè)備相關(guān)工藝上的控制和相關(guān)參數(shù)。真正形成生產(chǎn)線時(shí),需要將各家的生產(chǎn)線按照生產(chǎn)流程很好地進(jìn)行管理和運(yùn)行,最終通過精確控制和流程管理生產(chǎn)出先進(jìn)的產(chǎn)品。而這一點(diǎn)是我們本土企業(yè)的弱項(xiàng),還需要不斷提升。
AI芯片對半導(dǎo)體業(yè)的推動作用
在被問及人工智能(AI)將對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的影響時(shí),Gottscho博士指出影響將是多方面的。首先,AI對于半導(dǎo)體行業(yè),尤其是存儲方面提出了更多需求。這將要求未來有更多芯片廠的支持,對芯片設(shè)備的需求也會隨之上漲。預(yù)計(jì)未來很多年,這樣的趨勢將會一直保持,這將促進(jìn)泛林集團(tuán)等半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商業(yè)務(wù)的持續(xù)增長。
此外,AI、大數(shù)據(jù)已經(jīng)促使了許多行業(yè)的改變,其中也包括了半導(dǎo)體行業(yè)和半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)。通過AI,芯片制造商可以進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率和良率,減少總擁有成本。而泛林集團(tuán)也可以用更短的時(shí)間和更低的成本提出生產(chǎn)工藝和控制方面的解決方案。
魏少軍教授補(bǔ)充道,AI應(yīng)用十分廣泛,我們經(jīng)常說“無產(chǎn)業(yè)不AI、無應(yīng)用不AI”。比如人臉識別、語音識別、自動駕駛等都可能對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生一定的拉動作用。但魏少軍教授認(rèn)為目前AI的發(fā)展還處于初級階段,是一種輔助系統(tǒng)。因此還需等技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展——當(dāng)AI大量的最終計(jì)算能夠從云移動到邊緣,特別是手機(jī)能夠真正實(shí)現(xiàn)智能化時(shí),才將對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生真正深遠(yuǎn)的影響。
從AI的發(fā)展來看,魏教授認(rèn)為中國和國際上的差距不大,甚至在某些方面還發(fā)展得更好。中國有14億人口,在應(yīng)用發(fā)展過程中可以產(chǎn)生很強(qiáng)的拉動作用。
但是從AI的根本、基礎(chǔ)技術(shù)來看,中國還有很長的路要走, 特別是在算法和數(shù)據(jù)的應(yīng)用上。我們需要冷靜地看待自身發(fā)展,并逐漸縮小和同行之間的差距。(王瑩)
評論