深入探討有關(guān)光刻機(jī)的知識(shí)

這些數(shù)字其實(shí)意味著：相關(guān)芯片制程工藝的具體數(shù)值是產(chǎn)品性能關(guān)鍵的指標(biāo)。

就在上周有關(guān)芯片制程工藝的文章發(fā)表一周之內(nèi)，有許多的讀者都向我詢問(wèn)有關(guān)芯片制程的知識(shí)。

要知道：在芯片制造過(guò)程中，***是其中必不可少的一種設(shè)備。

在本文中，我們將帶領(lǐng)大家一同深入探討有關(guān)***的知識(shí)。

在講解***之前，我們先一起來(lái)解讀一下一條今年較為火熱的新聞：

在虎年首個(gè)工作日，上海微電子裝備（集團(tuán)）股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“上海微電子”）的一則消息轟動(dòng)了中國(guó)半導(dǎo)體圈。

2月7日，該公司舉行首臺(tái)2.5D/3D先進(jìn)封裝***發(fā)運(yùn)儀式，標(biāo)志著中國(guó)首臺(tái)2.5D/3D先進(jìn)封裝***正式交付客戶。

特別的點(diǎn)：我們常說(shuō)的先進(jìn)制程工藝的芯片，是指生產(chǎn)工藝小于28nm，即28\14\7\5\3nm制程的芯片。

那么，此次上海微電子舉行首臺(tái)2.5D/3D先進(jìn)封裝***發(fā)運(yùn)儀式，是否就意味著我國(guó)的芯片制程工藝將要打破國(guó)際芯片先進(jìn)制程工藝封鎖了呢？

答案是：并不能這樣說(shuō)。

這是因?yàn)椋?/p>

當(dāng)今半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)鏈大致可以分為：上游端設(shè)計(jì)、中游端制造、下游端封測(cè)三大環(huán)節(jié)：

整個(gè)半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)鏈中IC制造被譽(yù)為是最復(fù)雜、也是最為關(guān)鍵的工藝步驟。

***主要作用為將掩膜版上的芯片電路轉(zhuǎn)移到硅片，又是IC制造最核心環(huán)節(jié)。

作為半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵中的關(guān)鍵，***又可以分為以下三類：

一是主要用于生產(chǎn)芯片的***，二是用于封裝的***，三是用于LED制造領(lǐng)域的投影***。

業(yè)界通常把集成電路/芯片的制造稱為前道工藝，封裝稱為后道工藝；

所以制造芯片用***也被稱為前道***，封裝用***則被稱為后道***。

當(dāng)問(wèn)到什么是后道***，我們卻回答得支支吾吾了起來(lái)。

想要了解什么是后道***，我們首先要知道后道***的作用主要體現(xiàn)在：

為了提高半導(dǎo)體芯片的性能，不僅在半導(dǎo)體制造的前道工序中實(shí)現(xiàn)電路的微細(xì)化十分重要；

在后道工序中的高密度封裝也備受矚目，為實(shí)現(xiàn)高性能的先進(jìn)封裝，需要精細(xì)的重布線；

而，半導(dǎo)體***就成為了后道工藝中進(jìn)行RDL（重布線工藝）的關(guān)鍵利器。

RDL圖示

關(guān)于***在RDL中的實(shí)際作用，我們可以理解為：

RDL采用線寬和間距（line/space；L/S，也稱為特診尺寸，CD）來(lái)度量，線寬和間距分別是指金屬布線的寬度和它們之間的距離；

它實(shí)際上是在原本的晶圓上又加了一層或幾層，先在襯底上沉積一層銅種子層，再在該結(jié)構(gòu)上涂布一層光刻膠，然后利用光刻設(shè)備將其圖案化。

最后，電鍍系統(tǒng)將銅金屬化層沉積其中，形成最終的RDL。

隨著***在RDL中的應(yīng)用，通過(guò)RDL形成的金屬布線的CD也會(huì)越來(lái)越小，從而提供更高的互連密度。

我們將后道***與前道***進(jìn)行比較，或許更加容易理解：

不管是前道***還是后道***，其主要作用是通過(guò)包含器件結(jié)構(gòu)信息的圖形化掩膜版及光刻膠，在半導(dǎo)體材料表面形成一定形狀的器件結(jié)構(gòu)。

但是，前道***和后道***雖然都是***，但工藝、用途不一樣；

前者主要用于器件成型，后者主要做金屬電極接觸。

回到上海微電子舉行首臺(tái)2.5D/3D先進(jìn)封裝***的發(fā)布，我們值得一提的是：

上海微電子這款先進(jìn)的封裝***對(duì)準(zhǔn)的是新的市場(chǎng)需求，高性能計(jì)算和AI芯片是行業(yè)的熱門(mén)賽道。

其公司官網(wǎng)顯示：

上海微電子此前已推出了兩款用于IC后道制造的500系列先進(jìn)封裝***，都適用于200毫米（8英寸）/300毫米（12英寸）的晶圓，而7納米、5納米等先進(jìn)制程都使用的是12英寸晶圓。

換句話說(shuō)，上海微電子的后道***可以用于先進(jìn)制程芯片的封裝。

早在2011年，臺(tái)積電萌生進(jìn)軍半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域的想法，而后晶圓級(jí)封裝技術(shù)CoWoS和InFO相繼被開(kāi)發(fā)出來(lái)；

在沿用16nm邏輯工藝前提下包攬了蘋(píng)果A10處理器的所有代工訂單，實(shí)現(xiàn)了40%的性能提升，延長(zhǎng)了iPhone待機(jī)時(shí)間。

臺(tái)積電獨(dú)吞蘋(píng)果訂單的關(guān)鍵利器——CoWoS技術(shù)

這也標(biāo)志著基于硅中介層的2.5D先進(jìn)封裝技術(shù)逐漸走向半導(dǎo)體制造前沿，此后代工廠、ODM甚至基板廠商等產(chǎn)業(yè)鏈玩家都紛紛加入這條延續(xù)摩爾定律的賽道；

無(wú)論是2.5D/3D結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、新材料、制造工藝和高帶寬海量數(shù)據(jù)應(yīng)用，先進(jìn)封裝都為半導(dǎo)體研究與發(fā)展打開(kāi)了一扇大門(mén)。

這也將業(yè)界的目光重新聚焦在了先進(jìn)封裝上。

不可否認(rèn)的是，2.5D/3D等先進(jìn)封裝技術(shù)在一定程度上，已成為超越摩爾定律的關(guān)鍵賽道。

為何當(dāng)今半導(dǎo)體行業(yè)將先進(jìn)封裝技術(shù)提升到與制程微縮同等重要？

用通俗的話來(lái)說(shuō)：

首先：在于它能進(jìn)一步提高芯片的集成度并且降低芯片制造的成本；

其次：與一頭沖追逐先進(jìn)制程不同，它暫時(shí)還不涉及到去突破量子隧穿效應(yīng)等物理極限問(wèn)題；

沒(méi)有了這些難啃的硬骨頭，先進(jìn)封裝技術(shù)看起來(lái)有良好的發(fā)展前景。

如何有效提高我國(guó)芯片/半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)水平，從而推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體行業(yè)的彎道超車(chē)？

當(dāng)下我們可以預(yù)見(jiàn)的是：

雖然，現(xiàn)在我們大多數(shù)人仍將目光聚焦于利用光刻技術(shù)來(lái)推進(jìn)芯片的尺寸微縮。

但驅(qū)動(dòng)芯片行業(yè)繼續(xù)往前走的第二車(chē)道：設(shè)計(jì)與工藝協(xié)同優(yōu)化，以及系統(tǒng)與工藝協(xié)同優(yōu)化的階段已經(jīng)顯現(xiàn)。

那么，先進(jìn)封裝或?qū)⒊蔀橄乱淮涡酒a(chǎn)業(yè)洗牌的開(kāi)端，中國(guó)本土的高端芯片的種子也必將在其中萌發(fā)。

這將有可能成為未來(lái)十年間國(guó)內(nèi)本土科技的新目標(biāo)。