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半导体制造的五大难点

      集成众多子系统的大系统伴随着芯片的集成度越来越高,半导体制造的先进程度也逐渐提升。因为,半导体产品的性能逐渐提升,而成本降低、价格下降。从而满足了市场对于高性能、低成本需求。

  如此高度行业集成的产业,具有五大难点。

  1.对精度要求越来越高

  精度高体现在关键尺寸(CD),通俗理解是,关键尺寸越小,工艺加工难度越大。

  关键尺寸从1988年的1um,减小到2020年的5nm,减少了99.5%。从此角度看,集成电路制造的难度在逐渐提升,难度提升的加速度也在变大。从晶体管结构图看,关键尺寸是晶体管的栅长。

  2.集成度越来越高

  在一颗芯片上集成的晶体管的数量,越来越多,电路集成度也就越高。为达到此目标,半导体产业已变成高度标准化的,大多数制造商使用相似的制造工艺和设备。开发市场成功的关键是公司在合适的时间推出合适的产品的能力。

  3.需要将多个技术集成

  集成技术的难点在于,如何在短时间内完成从无限的组件技术组合中,制定低成本、满足规格且完全运行的工艺流程。

  集成技术我们用通过乒乓球、足球来理解。半导体制造的单点技术我们中国人可以突破,就跟单人体育的乒乓球一样,中国人可以全球拿冠军。但是,把这些单点技术组合到一起,就跟11人的足球队伍一样,组合到一起就不能拿冠军。这就是集成技术的难点。

  4.单点技术突破难

  构成半导体制造工序的最小单位的工艺技术就是单点技术,或者组件技术。复杂电路的制造工序超过500道工序,500道工序相当于500个单点技术,并且,这些工序都是在精密仪器下进行,人类的肉眼是看不清楚的,给制造带来很大的困难。

  5.批量生产技术

  将研发中心通过集成技术构建的工艺流程移交给批量生产工厂,在硅片上植入符合目标质量要求的半导体并进行大量生产的技术就是批量生产技术。

  真正严格意义上的精确复制基本是不可能的。即使开发中心和批量生产工厂的设备相同,在同样的工艺条件下也未必能够得到同样的结果。一般情况下难以得到相同的结果。

  这是因为即使是同样的设备,两台机器之间也会存在微小的性能差异。这种差异称作机差。机差可以说是半导体制造设备厂家在生产同一型号的设备时,因不可控因素的存在而可能产生的设备差异。随着半导体精密化程度的不断提高,机差问题也日益显著。

  目前全国范围的半导体制造投资热是基于这样的逻辑——“只要买了设备、排列好,按下按钮,人人都可以生产半导体”。这种观点是错误的,这种观点应用于其它行业有可能对,但是半导体制造是肯定错误的。

  以上就是关于半导体制造五大难点的一些举例,欢迎感兴趣的朋友前来咨询。