“走进粤芯半导体 了解小芯片背后的大产业”

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记者进入广东核心半导体了解芯片背后的大产业

粤芯半导体园区航空照片

12英寸晶片

集成电路也称为芯片，是大部分电子设备的核心组成部分，被称为“工业粮食”。 不仅广泛应用于高端智能手机、电视、电脑、汽车等电子设备，而且在军事、通信、遥控器等方面也不可或缺，是5g、人工智能、物品互联网、自动驾驶等不可或缺的基础。

但是芯片制造是世界上最多、杂乱无章的制造业。 以使用20纳米工艺的applea8手机芯片为例，指甲盖的大小不到空之间含有20亿个晶体管结构，内部像超城市。 所以芯片在业界被称为“汇集了人类超微细加工技术的大成”。

小费是怎么产生的？ 广州市黄埔区中新知识城有芯片制造公司广州粤芯半导体技术有限企业，拥有广州第一条12英寸芯片生产线，也是广东省和广东港澳大湾区目前量产的唯一12英寸芯片生产平台。 昨天，记者采访了粤芯半导体市场和营销副总裁李海明博士。

芯片制造“点砂成金”五步

1 .打好基础——晶片

硅是芯片最重要的基础材料，是地球上第二丰富的资源，但以越来越多的二氧化硅，即沙子的形式储藏在地球上。 制造芯片时，首先从二氧化硅凝固高纯度的硅晶体，制作硅锭，再切断成薄而脆的圆盘形状，研磨形成晶片。 这相当于芯片的“地基”。

李海明说，12英寸的晶片是指晶片直径为12英寸，其他常见的晶片尺寸，为8英寸和6英寸。 “晶片尺寸越大，生产被同一个晶片切割的芯片越多，但对材料技术和生产技术的要求也越高。 现在粤芯半导体主要生产12英寸晶片。 ”。

芯片以晶片为“基础”，在其上“建造”房子，在晶片上“建造”必要的电路和元件。 “例如，我们可以在其上沉积金属薄膜，对该薄膜进行图案化，留下金属布线的图案，即必要的电路。 可以在这个图形上再做一层，各层间也可以相互连接。 ”。 中国科学协会首席科学传达专家张宇识说。

2 .光刻

芯片内的距离以纳米为单位，在这样狭窄的范围内布线一根极细的电线是不现实的，因此芯片制造需要光刻技术。

首先，在晶片上涂布特殊的抗蚀剂，再制作包含数十亿个电路元件的芯片蓝图作为掩模，通过光的投影将缩小版的掩模投影到晶片的抗蚀剂膜上。 光刻胶膜发生光化学反应，光照的地方可溶于水，经过显影清洗后残留的图案与掩模一致。 然后，用特制的药液蚀刻露出的晶片，蚀刻结束后全部去除抗蚀剂，得到纵横交错的电路槽。

3 .兴奋剂

掺杂是指通过离子注入使硅晶体管具有特征.。 为了改变某个区域的导电性，复盖抗蚀剂的晶片通过离子束(正电荷或带负电荷的原子)碰撞时，杂质埋入未被抗蚀剂复盖的部分(高速离子碰撞未被抗蚀剂复盖的硅表面)，锡

4 .薄膜沉积

化学或物理沉积气相金属，反复光刻和蚀刻工艺，进行金属连接。 正常工作的芯片需要数百万条导电线路，包括数十层结构，各层结构的形成离不开光刻和蚀刻。 从平面上看，就像密集缠绕的高速公路。 从立体来看，就像拥有多个房间和大楼的“超级城市”。

5 .打包和测试

封装放在起到承载裸芯片作用的基板上，引出引脚，固定封装并一体化。 封装后的测试是对制造的芯片进行结构和电气功能的确认，以确保芯片符合系统的诉求。

国产小费需要补充那些短板

eda、ip和设计服务

由上述制造过程可知，掩模、即芯片蓝图的多少和噪声的程度是决定芯片性能的关键。

其中，芯片设计行业有必须提到的“图纸”提供商英国arm企业。 世界领先的半导体知识产权( ip )提供商，全球95%以上的高端智能手机和平板电脑使用arm体系结构。 包括苹果、防火墙。

根据本公司产品的性能要求，为了对“图纸”进行进一步的改造，需要专用的设计软件，统称eda软件。 在eda软件的全球市场上，德国和美国的技术处于领先地位。 eda、ip和设计服务是芯片产业整体的技术来源，也是中国芯片产业结构中最弱的环节。

极紫外线光刻机

制造芯片需要很多精巧的光学技术、材料技术和精密的加工技术。 其中高精度的光刻机是整个芯片产业的命门。 目前，世界上只有极少数的光刻机设备制造商可以开发高端光刻机，而荷兰的asml拥有世界晶片制造商光刻机设备的八成市场份额。

该公司最先进的euv (极紫外线)光刻机已经能够制造7纳米以下的工艺的芯片。 在该光刻机中，在每秒、真空的环境下，从底部容器流出5万滴溶解的锡液，激光束照射1滴液体产生等离子体，从而发出更短的波长，产生极紫外线，用超高精度的反射镜吸引光线。 这种光刻机也被称为现代工业的皇冠，是地球上最精密的仪器之一。

去年国产芯片的产量达到了亿元

这几年，国产芯片的产量大幅增加。 以2019年的数据为例，国产芯片的产量比去年同期增加了16%，达到了亿块，但核心芯片的自给率依然低于3%。

“我们与海外的大公司相比，比如英特尔、三星，有2~3代以上的区别。 ”李海明坦言，目前粤芯50%以上的原材料晶圆由日本提供，薄膜、蚀刻、扩散等生产设备的制造技术几乎掌握在海外制造商手中。

大湾区是小费诉求高地

广东是中国主要的集成电路部件市场和重要的电子机械整体生产基地，占60%以上的集成电路市场的诉求。

“广东港澳大湾区最大的特点是可以在这里找到不同水平的电子产品。 从广州到东莞、深圳，这一带是中国重要的费用型电子产品制造的发源地。 珠江对岸从广州到佛山，从中山到珠海，这一带又是中国重要的大中型家电生产基地。 所以，广东港澳大湾区是所有电子领域的公司都可以接近市场，找到后端应用资源的地方。 ”。 李海明说。

年末，广州市发布了《加快集成电路产业快速发展的一些措施》，确定将集成电路作为广州市产业快速发展战术的要点。 广州拥有泰斗微电子、润芯、硅芯、新岸线、昂宝、安凯等集成电路设计公司和兴森快速、安捷利、风华芯电、新星微电子等包装测试公司，粤芯项目进一步填补芯片制造空白。

粤芯半导体逆行增资

瘟疫影响粤芯的生产吗？ 李海明表示，年第一季度，粤芯半导体受到新冠肺炎疫情的影响，作为预期生产发货目标的第一季度产量比预期高25%。

今年2月，粤芯半导体二期项目成功扩大生产合同，追加投资65亿元。 粤芯半导体的逆增增资为快速发展按“开始键”，又按“加速键”，释放产能，向满足粤港澳大湾区芯片市场诉求的方向加速。 文，图/广州日报全媒体记者方晴