专访集成电路装备专项技术总师叶甜春

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(1)通用物理气相沉积设备

②七星流量计CS230-1

③中、微型产品的化学气相沉积

(4)钽靶

中国在集成电路方面长期处于其他国家的控制之下。外国首先禁止向我国出口，然后稍微放松并实施严格的检查和限制:如果他们向我们出售更先进的集成电路设备和材料，人们有权随时随地检查我们的使用情况。为了改变这种状况，实现自主创新和发展，国家科技重大项目“超大规模集成电路制造设备及成套技术”于2008年启动。

经过广大科研人员近十年的潜心研究，中国集成电路制造技术实现了从无到有、从弱到强的巨大变革，引领和支撑了中国集成电路产业的快速崛起。

你知道集成电路(也叫芯片)有多密集吗？以28纳米技术为例，集成水平相当于在指甲盖面积上制造10亿多个晶体管，每根线相当于1/3000的人发。更先进的14纳米技术相当于在人类头发丝的横截面上制造500，000多个晶体管，每根线相当于人类头发丝的1/5000。

你知道集成电路和我们日常生活的关系吗？没有集成电路，计算机、移动电话、家用电器、汽车、高速列车、电网、医疗仪器、机器人、工业控制等等都是不可能的。信息时代离不开集成电路。

中国在集成电路方面长期处于其他国家的控制之下。外国首先禁止向我国出口，然后稍微放松并实施严格的检查和限制:如果他们向我们出售更先进的集成电路设备和材料，人们有权随时随地检查我们的使用情况。

为了改变这种状况，实现自主创新和发展，根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》，2008年启动了“大规模集成电路制造设备及成套技术”国家科技重大项目(以下简称“项目”)。

从头开始填补空白

集成电路制造技术代表了当今世界微型制造的最高水平。它涉及广泛的学科和技术，包括半导体物理、化学、精密加工、精密光学、计算机、自动化、材料和其他40多个学科的顶尖技术。这是迄今为止涉及最多学科的行业。因此，集成电路产业是一个国家高端制造能力的综合体现，是全球高技术国力竞争的战略制高点。

“我们的目标是解决集成电路制造设备、成套技术和材料的关键问题，掌握核心技术，开发关键产品，实现行业的自主创新和发展。”叶对说道。

叶是中国科学院微电子研究所所长、集成电路设备技术负责人。在接受《科技日报》记者专访时，他表示，经过广大科研人员近十年的潜心研究，中国集成电路制造技术实现了从无到有、从弱到强的巨大转变，引领和支撑了中国集成电路产业的快速崛起。

我们曾经有过两次差距。

在特殊实施之前，中国集成电路高端制造设备为零。

"通过专项实施，一批关键集成电路制造设备实现了从无到有的突破."叶表示，我们已经成功开发了国产蚀刻机、磁控溅射、离子注入机等30多种关键设备，并通过了大型生产线的检测，实现了批量供货。整体技术水平达到28纳米精度，部分14纳米精度的关键设备开始进入客户生产线进行验证，共售出306台。国内主要配套件配套体系已初步形成，销售国产件3556套。

中国的技术进步打破了发达国家强加给我们的出口管制。2015年，美国商务部工业和安全局宣布，外国(中国)拥有相当于美国ECCN3B001的蚀刻设备技术能力，因此，基于此代码的美国国家安全出口管制将失效。

我们曾经有过隔阂。

在该专项实施之前，中国集成电路产业所需的几乎所有材料都需要进口。经过近10年的努力，中国现已完成特殊气体、靶材、某些化学品(磨削液、电镀液等)等关键材料的研发。)，通过大型生产线的检验和认证，已大量使用，部分产品已进入海外市场。国产光刻胶等也已进入大型生产线试用。

点对点突破促进产业发展

第一名的突破是可喜的，但第二名的进步更令人兴奋。我国从无到有实现了集成电路的高端设备和材料，形成了健康的产业生态。

作为一个基础产业，集成电路制造设备产业有着广泛的成果。通过采用集成电路设备专用设备的核心技术，我国在发光二极管、传感器、光伏等泛半导*造领域的设备国产化率大幅提高。LED、光伏等领域已经实现了关键设备的完全国产化，国产设备已经成为市场的主流。据不完全统计，全半导体行业已售出6590台国产设备。这些国产设备显著降低了在发光二极管、光伏等领域的投资成本，不断提升中国相关产业的整体竞争力。中国的LED照明、光伏等产业规模居世界第一，技术水平达到国际领先水平。

在集成电路设备特别实施之前，中国集成电路制造最先进的大规模生产工艺是130纳米，而正在开发的工艺只有90纳米。专项实施后，中国主流技术水平提高了5代，其中55、40、28纳米三代成套技术已成功开发并批量生产，较先进的22、14纳米先导技术也在研发上取得突破，形成自主知识产权。包装企业从低端进入高端，三维高密度集成技术达到国际先进水平。由这些技术制造的智能手机、通信设备和智能卡等芯片产品大量进入市场，提高了中国信息产业的竞争力。

建立知识产权保护体系

除了技术和工业进步，特殊集成电路设备项目也使中国形成了独立的知识产权体系，支持中国企业积极参与国际竞争。

缺乏自主知识产权一直是中国集成电路企业被他人控制的瓶颈问题。叶表示，集成电路设备项目高度重视创新技术的研究，提出了“以专利为导向的研发战略”，从战略上规划核心技术的知识产权。专项实施以来，共申请国内发明专利23000多项，国际发明专利2000多项，形成了自主知识产权体系，大大提高了中国集成电路技术的自主创新能力，促使中国集成电路制造技术的发展模式从“引进、消化、吸收、再创新”向“自主研发+国际合作”的新模式转变，掌握了发展的主动权，企业在国际竞争中的实力和地位发生了巨大变化。

在集成电路领域，专利不仅是保护自己的强大盾牌，也是攻击对手的利器。专利纠纷经常发生。没有知识产权保护体系，它就像一个没有防御工事的阵地。正是我们加强了自主创新，建立了系统的专利保护体系。在最近的专利纠纷中，中国企业赢得了官司。

培育具有国际竞争力的企业

集成电路设备的特殊用途是培养世界级企业。它建立了一套有效的组织方法，成为机制体系创新的亮点。一是解决科技成果商品化问题，实施“下游评估上游、整机评估组件、评估技术应用、市场评估产品”的用户评估体系，通过用户和市场的评估验证，成功开发出一大批经得起市场检验的高端创新产品。二是积极探索科技、产业、金融有效协同的新模式，与重点领域发展规划相协调，积极引导地方和社会产业投资跟进和支持，形成产业链、创新链和金融链协调发展的环境，支持企业做大做强，推进成果产业化，形成产业规模，提升整体产业实力。

集成电路设备不仅是信息产业的核心支撑技术，也是制造业领先的高端技术。它是两个产业的战略制高点。集成电路设备对配套行业有很高的技术要求。它的发展提升了我国精密加工能力、表面处理能力、基础材料、基础技术和基础零部件的水平，推动了我国制造业向高端发展。

这只是长征的第一步

我记得前人说过:“在面临技术*的领域，我们的自主创新往往更加扎实。”集成电路设备的特殊用途就是展示这样一个爱的节日。

不过叶对还是很清醒的。他坦言，虽然中国集成电路制造技术实现了跨越式发展，整个行业发生了巨大变化，但我们的起点仍然很低，与发达国家还有很大差距。

我们的整体工业规模仍然很小。创新能力与国外水平还有很大差距，特别是在面向应用的技术解决方案和产品定义的综合创新能力方面。设计产业与制造业的结合还不够，产业结构和模式创新还需进一步完善。工业基础仍然薄弱，国内设备和材料的市场份额仍然很低。叶说，我们只是迈出了“长征的第一步”，必须清醒地看到，我们很快将进入一个艰难的“攀登”阶段。

创新案例

上下游联合创新促进集成电路产业跨越式发展

通过“十一五”和“十二五”期间对集成电路设备的专项支持，以SMIC为代表的国内集成电路制造企业正在加快发展，力争在竞争中赶超。在这个过程中，北方华创公司和SMIC联合开发的升压A630单片退火系统实现了中国高端集成电路设备的技术飞跃。该设备的核心技术和工艺参数与客户中最先进的国际竞争对手的性能相一致。目前，机器的更换率接近1.2(机器的实际生产能力是竞争对手的1.2倍)。作为中国第一台28/40纳米工艺后端退火炉，其优越的性能得到了国际先进圆形晶*造商的认可，有效满足了国内半导体行业后端退火工艺的需求。

当北华创硬掩膜PVD设备于2015年在客户端验证时，来自SMIC的工程师提议是否可以使用北华创的技术开发一种用于40-28纳米退火工艺的专用设备。经过深入讨论，双方决定于2015年3月共同开发先进退火设备。作为设备使用者，SMIC为北华创提供了大量有价值的设计案例。

2015年9月，第一台助推器630进入SMIC。机器到达客户现场，顺利通过工艺测试，进入试生产阶段。在试生产阶段，一个非常困难的问题是颗粒不稳定，经常超过要求。集成电路行业对颗粒控制的要求非常高，颗粒控制非常严格，以至于通过机器的每个硅片的尺寸不能超过8个颗粒，增加0.06微米(1/1300的发丝)。经过多年与最终客户的磨合，国外机器在粒子控制方面积累了丰富的经验，这对我们国内的机器来说是一个巨大的挑战。

经过三个月不间断的测试和问题调查，最终发现这两个地方是粒子的重要来源。因此，产品经理组织项目组成员和部门专家在现场、会议室和微信群中就机器设计问题进行头脑风暴和持续深入的沟通和讨论，包括短期维护计划、长期监控措施和优化操作流程，以及未来的设计改进。最终，项目团队花了近一个月的时间来升级机器，并彻底解决了粒子问题。

基于这种不断的自我完善和整体协作，助推器A630整体退火系统的性能和稳定性得到了进一步提高。基于该设备的优异性能，第二台设备于2016年5月进入SMIC。2016年10月，第三批设备进入SMIC。目前，北京SMIC已拥有4台升压A630单片退火设备，均已进入稳定量产阶段，2017年5月累计量产超过100万件。基于扩张需求，北京SMIC计划再购买2个助推器A630系统。

成就数量

在2009年专项“6432纳米产品工艺开发”的大力支持下，SMIC先后成功开发了65/55纳米工艺平台和45/40纳米工艺平台，并逐步投入生产。到2017年第一季度，这两个主要流程节点已经积累了280亿元的额外收入。

SMIC在1500个项目中坚持产学研合作与创新。SMIC先后与中国科学院微电子研究所、清华大学、北京大学、复旦大学、浙江大学、上海集成电路研究开发中心等专业领域的大学和研究所合作。只有645纳米技术节点申请了近1500项发明专利。

374100 SMIC通过认证的国内设备和材料积极引进国内集成电路设计公司用于工业应用。来自21家国内设计公司的37种产品已经实现产业化。大量国产芯片产品覆盖180纳米-28纳米工艺流程，国产产品的性能已经达到国际产品的水平。从2013年到2016年，国内设计公司在SMIC大规模芯片生产中处于领先地位，拥有经过验证的国内设备和材料，共有374，100个芯片(包括12英寸晶圆)。

503宁波江丰电子材料有限公司于2009年首次进入该项目，承担超高纯金属材料和溅射靶材的研发和产业化。到目前为止，已申请了503项与目标制造技术和专用设备相关的专利，其中455项为发明专利，201项为授权专利。与此同时，已经制定或参与了11项国家和行业标准。

引进689项专利，提高了江苏长电创造、应用、管理和保护科技自主知识产权的能力。该专项共申请专利689件，发明专利345件，其中FBP专利技术获得2011年“中国专利金奖”。

自2009年江苏长电科技有限公司承担重大专项以来，特种产品逐渐成为其新的经济增长点，支撑着长电的销售业绩保持10%-15%的年增长率，连续七年位居世界半导*造商前十名，2016年实现销售收入192亿元，居世界第三位。

随着850单元的实施，江苏长电科技作为牵头责任单位，建立了国内高端封装测试设备和材料验证平台，在一定程度上扭转了依赖国外设备制造商和材料制造商的不利局面，推进了集成电路设备和材料在中国的国产化进程。目前，长电科技已采购国产设备850台，共计8.24亿元，国产材料2亿元。其中，凸点线的定位率为62.5%，WLCSP线(不含测试)的定位率为46.15%。