半导体制造的隐形战场:光刻机真的是唯一卡脖子环节吗?
前几天跟一个做风投的朋友聊天,他愁眉苦脸——投的几个芯片设计公司,流片回来良率直接腰斩。我问他哪个环节出的问题,他说:工艺那边一口咬定是设计没考虑DFM,设计团队又甩锅给Fab厂的参数飘移。得,又是罗生门。说实话,半导体这行当,从沙子到成品芯片,中间要过几百道工序,随便哪道出点幺蛾子,几千万就打了水漂。 光刻机被吹得神乎其神,可你以为有了EUV就万事大吉?太天真了。
半导体晶圆厂无尘室光刻机集群
沙子变黄金?前端工艺的玄学
拉单晶硅这事儿,听着简单——把多晶硅熔了,慢慢拉出一根单晶棒。但实际呢?一根12英寸的晶棒,要求纯度99.9999999%以上,位错密度几乎为零。炉子里的热场稍微不均匀,一整根就废了。更崩溃的是切片,金刚线切割,几百微米厚的硅片,翘曲度要控制在微米级。哦对了,还有那个要命的光刻胶——日本JSR、东京应化这几家,掐着全球的脖子,一断供Fab厂直接停产。你以为就这?再往后,蚀刻、离子注入、薄膜沉积……每个步骤都是精确到原子层的控制。现在最先进的3nm工艺,晶体管栅极长度也就十几个原子排排坐,一个原子的偏差就可能让漏电流暴增。真是跟上帝掷骰子的游戏。
硅晶圆切割金刚线加工过程
封装:从‘后娘养的’到先进封装大逆袭
封装:从‘后娘养的’到先进封装大逆袭
以前搞半导体的,谁看得上封装啊?不就是把裸芯片放到基板上,打线,封个塑料壳子嘛。可现在呢?摩尔定律快走到头了,2.5D/3D封装、Chiplet、Foveros……这些词热得发烫。 说白了,就是把几个不同工艺的小芯片像乐高一样拼在一起,用高密度互连搭积木。台积电的CoWoS封装,产能挤爆,英伟达的H100就靠它。但先进封装有多难?你想想,要把GPU和HBM内存通过硅中介层连起来,几万个微凸点,对准精度要小于1微米,还要保证散热——发热密度比电熨斗还高。一口老血。国内长电科技、通富微电也在猛追,不过差距还是肉眼可见。我前阵子去一家封装厂,看到他们正在搞晶圆级封装的线,几台进口设备调试了小半年,稳定性还是不行。唉,设备和材料啊,永远是真·卡脖子。
QA环节:搞半导体的人最常被问到的几个问题
QA环节:搞半导体的人最常被问到的几个问题
问:美国制裁对中国半导体影响到底多大?
答:影响是全方位的,但也不是立马完蛋那种。EDA工具受限,先进工艺没法设计;设备端,ASML的EUV光刻机肯定买不着,DUV也开始受限;还有材料,光刻胶、高纯化学品这些国产化率还很低。不过国产替代的进展比想象中快,比如华为的麒麟9000S,虽然良率和成本还是问题,但至少有了。而且成熟制程我们并不弱——28nm以上的产能,中国占全球30%以上。所以不是一片黑暗,得熬,得砸钱,得有人才。
问:现在上车半导体股票是不是好时机?
答:哈哈哈,这问题危险。我只聊行业,不荐股(合规脸)。但可以给个观察角度:看设备厂商的订单,尤其是国产刻蚀机、薄膜沉积设备,北方华创、中微公司这些。他们的业绩能反映国内Fab厂扩产的疯狂程度。另外,碳化硅(SiC)赛道现在卷得厉害,新能源车带火了一堆做衬底和外延的。但投资有风险,半导体周期属性太强,涨起来疯,跌起来也不要命。 别看着涨价就冲进去。
设备与材料:那些你看不见的耗材才是印钞机
设备与材料:那些你看不见的耗材才是印钞机
光刻机占芯片制造设备支出的20%左右,但还有很多“小东西”贵得离谱。就拿高纯石英坩埚来说,拉单晶硅用的消耗品,一个好几万人民币,几百小时就得换。全球主要供应商是德国贺利氏和日本信越,纯度差一点就会污染熔硅。还有CMP抛光垫和抛光液,陶氏化学占据垄断地位,一片垫子几千美金,磨完一定片数就得扔。我认识一个在Fab厂做采购的哥们,天天求着供应商发货——交期从4周拖到8周,价格还涨了30%。他跟我吐槽:“我们这行,就是高级民工,赚着卖白菜的钱,操着卖白粉的心。” 确实,半导体制造,说是高科技,其实也是苦力活。建一座12英寸厂,动辄百亿美金,折旧费用压死人。而且工艺窗口窄得像走钢丝,良率提升一点点,都是无数工程师秃头熬夜换来的。
最后说个有意思的事儿。最近国内疯狂建设晶圆厂,设备安装和调试人才极度短缺。有经验的翻几倍工资挖人,连台积电退休的老工程师都被请出山。这场半导体大跃进,到底会泡沫破裂还是真的实现自主?我不知道。但有一点很明确:没有捷径,只有把每个细节做到极致。 共勉吧。




