5納米，相當于頭發(fā)絲直徑（約爲0.1毫米）的二萬分之一，將(jiāng)成(chéng)爲集成(chéng)電路芯片上的最小線寬。台積電計劃明年進(jìn)行5納米制程試産，預計2020年量産。最近，中微半導體設備（上海）有限公司收到一個好(hǎo)消息：其自主研制的5納米等離子體刻蝕機經(jīng)台積電驗證，性能(néng)優良，將(jiāng)用于全球首條5納米制程生産線。刻蝕機是芯片制造的關鍵裝備之一，中微突破了“卡脖子”技術，讓“上海制造”跻身刻蝕機國(guó)際第一梯隊。
走進(jìn)位于金橋出口加工區的中微公司，就要換上公司提供的皮鞋，這(zhè)家精密制造企業要求一塵不染。在潔淨室門外，解放日報·上觀新聞記者看到身穿白色工作服、戴着白帽子和口罩的研發(fā)人員，正在測試一台大型設備，它就是全球屈指可數的5納米刻蝕機。隻見一片片300毫米大矽片被機械手抓起(qǐ)，放入真空反應腔内，開(kāi)始了它們的刻蝕之旅。“多種(zhǒng)氣體會進(jìn)入真空反應腔，經(jīng)過(guò)化學(xué)反應變成(chéng)等離子氣體，随即産生帶電粒子和自由基，與矽片發(fā)生化學(xué)物理反應。”中微首席專家、副總裁倪圖強博士說，這(zhè)些化學(xué)物理反應在矽片上開(kāi)槽打洞，形成(chéng)令人歎爲觀止的微觀結構——一塊指甲蓋大小的芯片，可集成(chéng)60多億個晶體管。
方寸間近乎極限的操作，對(duì)刻蝕機的控制精度提出很高要求。據倪圖強介紹，刻蝕尺寸的大小與芯片溫度有一一對(duì)應關系，中微自主研發(fā)的部件使刻蝕過(guò)程的溫控精度保持在0.75攝氏度内，達到國(guó)際領先水平。氣體噴淋盤是刻蝕機的核心部件之一，中微和國(guó)内企業聯合開(kāi)發(fā)出一套創新工藝，用這(zhè)套工藝制造的金屬陶瓷，其晶粒十分精細、緻密。與進(jìn)口噴淋盤相比，國(guó)産陶瓷鍍膜的噴淋盤使用壽命延長(cháng)一倍，造價卻不到五分之一。
創新成(chéng)功的秘訣是什麼(me)？2004年，尹志堯博士與杜志遊博士、倪圖強博士、麥仕義博士等40多位半導體設備專家創辦了中微公司。當時，世界上最先進(jìn)的芯片生産線是90納米制程，但中微創立之初就開(kāi)始研發(fā)40納米刻蝕機，因爲他們深知，集成(chéng)電路産業技術叠代很快，必須超前兩(liǎng)代開(kāi)展自主研發(fā)。90納米的下一代是65納米，再下一代就是40納米。擁有國(guó)際化團隊，也是成(chéng)功的一大原因。經(jīng)過(guò)海外引進(jìn)和本土培養，中微600多名員工來自十多個國(guó)家和地區。而且公司的研發(fā)團隊十分完整，200多人的專業背景覆蓋30多門學(xué)科，爲刻蝕機研發(fā)這(zhè)一系統工程奠定了基礎。
憑借自主創新，中微已申請1200多件國(guó)内外專利。“因爲有大量專利保護，我們已經(jīng)曆4次與西方國(guó)家企業的知識産權訴訟，未嘗敗績。”公司副總裁曹煉生告訴記者。今年1月，國(guó)家知識産權局專利複審委基于中微提交的證據，認定納斯達克上市公司維易科的一件發(fā)明專利無效。此後(hòu)，中微經(jīng)曆的第三次訴訟以和解告終——他們和維易科分别在福建和紐約撤訴，握手言和。
“刻蝕機曾是一些發(fā)達國(guó)家的出口管制産品，但近年來，這(zhè)種(zhǒng)高端裝備在出口管制名單上消失了。”倪圖強表示，這(zhè)說明如果我們突破了“卡脖子”技術，出口限制就會不複存在。如今，中微與泛林、應用材料、東京電子、日立4家美日企業一起(qǐ)，組成(chéng)了國(guó)際第一梯隊，爲7納米芯片生産線供應刻蝕機。明年，台積電將(jiāng)率先進(jìn)入5納米制程，已通過(guò)驗證的國(guó)産5納米刻蝕機，預計會獲得比7納米生産線更大的市場份額。