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近日，第十一屆半導(dǎo)體設(shè)備年會(huì)在無錫開幕，大會(huì)分論壇 “新器件新工藝推動(dòng)新材料新設(shè)備創(chuàng)新發(fā)展論壇”于當(dāng)天召開，會(huì)后舉辦了“上下游供需對接”環(huán)節(jié)。與會(huì)嘉賓介紹了人工智能在半導(dǎo)體材料研發(fā)中的應(yīng)用;同時(shí)，在推進(jìn)國產(chǎn)化進(jìn)程中，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開展深入供應(yīng)鏈合作，組建數(shù)據(jù)庫，并從設(shè)計(jì)、測試到產(chǎn)業(yè)化形成有效聯(lián)動(dòng)，加速在設(shè)備、材料等“卡脖子”技術(shù)的底層創(chuàng)新。

人工智能加速半導(dǎo)體研發(fā)

材料的創(chuàng)新推動(dòng)了芯片產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。根據(jù)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)的分析，材料對集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的貢獻(xiàn)超過60%。2022年全球集成電路材料市場規(guī)模達(dá)到698億美元，中國位居第二位，年均市場規(guī)模為130億美元，市場份額為19%。

馮黎介紹說，材料的發(fā)展帶動(dòng)了十倍左右的芯片產(chǎn)業(yè)以及數(shù)十倍應(yīng)用系統(tǒng)市場，但當(dāng)前半導(dǎo)體材料的國產(chǎn)化率約25%，其中大宗氣體、靶材本土化率較高，光刻膠、掩膜版等國產(chǎn)化率低。

隨著芯片從平面結(jié)構(gòu)向三維結(jié)構(gòu)等的升級，新器件新工藝推動(dòng)著材料創(chuàng)新，人工智能在數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等方面的強(qiáng)大能力，能夠加速材料的篩選和設(shè)計(jì)過程，從而顯著降低研發(fā)周期和成本，也將助力國產(chǎn)半導(dǎo)體材料研發(fā)創(chuàng)新。

據(jù)介紹，目前英偉達(dá)開發(fā)的cuLitho計(jì)算光刻庫已經(jīng)獲國際半導(dǎo)體設(shè)備、半導(dǎo)體制造廠等應(yīng)用，加速2納米制程的芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)開發(fā);泛林集團(tuán)通過人工智能加速了深度晶硅刻蝕，IBM也借助人工智能開展逆向材料篩選，定制材料設(shè)計(jì)和產(chǎn)業(yè)化。

馮黎表示，上海集成電路材料研究院在拋光材料計(jì)算、光刻膠底層配套材料設(shè)計(jì)以及濾波器摻雜材料選擇等方面已經(jīng)使用人工智能加快工藝設(shè)計(jì)，提升研發(fā)效率。

據(jù)介紹，上海集成電路材料研究院運(yùn)用材料跨尺度計(jì)算，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，形成集成電路材料基因庫;在2023年3月份成立了集成電路材料創(chuàng)新聯(lián)合體。

“數(shù)據(jù)庫是人工智能三大要素之一，(重要性)甚至高于算力、算法，” 馮黎指出通過設(shè)立材料創(chuàng)新聯(lián)合體，歸集眾多研發(fā)數(shù)據(jù)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)、分析建模等手段，加快研發(fā)進(jìn)程。

高端制造呼吁材料設(shè)備創(chuàng)新

隨著模擬芯片、化合物半導(dǎo)體以及MEMS(電子機(jī)械系統(tǒng))等領(lǐng)域發(fā)展，集成電路設(shè)備和材料國產(chǎn)化面臨著新挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

粵芯半導(dǎo)體戰(zhàn)略產(chǎn)品中心劉云峰表示，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)雖然取得了一些國產(chǎn)化的進(jìn)展，但在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域仍然存在一定差距。就模擬芯片的制造工藝而言，深硅刻蝕設(shè)備、高深寬比填充設(shè)備、超高壓隔離電容設(shè)備、離子注入機(jī)、鍺外延設(shè)備以及部分特殊氣體、光刻膠等還依賴進(jìn)口。

粵芯半導(dǎo)體也在積極推動(dòng)國產(chǎn)化進(jìn)程，在汽車電子領(lǐng)域的深入布局，以汽車終端的應(yīng)用為牽引，與各個(gè)車廠建立戰(zhàn)略合作，共創(chuàng)從芯片制造到整機(jī)的聯(lián)動(dòng)模式。根據(jù)粵芯半導(dǎo)體產(chǎn)能規(guī)劃，粵芯一、二期總產(chǎn)能4.5萬片已全面投產(chǎn)，三期將在2024年一季度陸續(xù)釋放，并且粵芯制定了各階段設(shè)備國產(chǎn)化率目標(biāo)，目前粵芯在材料端國產(chǎn)化已經(jīng)實(shí)現(xiàn)超過50%，設(shè)備端國產(chǎn)化目標(biāo)做到40%。

以碳化硅為代表的化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域中，高端設(shè)備、材料的創(chuàng)新需求日盛。

上海積塔半導(dǎo)體有限公司制造技術(shù)發(fā)展與評估部部長賀中鶴介紹，目前碳化硅整個(gè)產(chǎn)業(yè)主要的成本還是集中在材料端。為提升產(chǎn)量和效率，業(yè)界開始嘗試激光切片、復(fù)合碳化硅片制備方式提升產(chǎn)量，相應(yīng)工藝對激光切片設(shè)備、原子層鍵合和解鍵的技術(shù)和設(shè)備提出需求。

“2023年是平面MOSFET技術(shù)開始向溝槽MOSFET轉(zhuǎn)換的節(jié)點(diǎn)，” 賀中鶴表示，碳化硅器件結(jié)構(gòu)不斷創(chuàng)新，就需要采用高密度等離子體刻蝕、ALD(原子層沉積)技術(shù)等來解決工藝難題，呼吁國產(chǎn)設(shè)備、材料等廠商積極攻克。

先進(jìn)MEMS對集成電路設(shè)備和材料也提出了創(chuàng)新性需求。

上海集成電路材料研究院首席技術(shù)專家王詩男博士指出，與集成電路相比，MEMS具有更多樣化、定制化、復(fù)雜性等特點(diǎn)且每種器件的生產(chǎn)量有限，因此對于設(shè)備的靈活性和容差性要求較高。此外，MEMS制造過程中，需要解決脆弱基板的處理、高深寬比結(jié)構(gòu)的加工以及薄膜厚度均勻性的控制等問題，對設(shè)備和材料以及配套軟件穩(wěn)定性、一致性等提出需求。

王詩男建議設(shè)備廠商緊跟需求堅(jiān)持持續(xù)創(chuàng)新，在產(chǎn)品驗(yàn)證階段多投入取得更多數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。

產(chǎn)業(yè)鏈加速底層創(chuàng)新

在當(dāng)前供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)升級背景下，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備、材料廠商與產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)商已經(jīng)密切聯(lián)動(dòng)，向零部件、基礎(chǔ)材料等基礎(chǔ)層領(lǐng)域延伸創(chuàng)新鏈條。

拓荊創(chuàng)益(沈陽)半導(dǎo)體有限公司副總裁呂志鵬博士指出，為維護(hù)供應(yīng)鏈的安全，拓荊在近幾年不僅致力于研發(fā)新半導(dǎo)體設(shè)備，還著力于國產(chǎn)化核心零部件，以提高供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性。據(jù)介紹，拓荊在核心元器件方面的國產(chǎn)化涵蓋了13大類、數(shù)十個(gè)品相，公司量產(chǎn)設(shè)備國產(chǎn)化率可以達(dá)到90%，新研發(fā)項(xiàng)目國產(chǎn)化率更高。

“在開發(fā)核心元器件的過程中，我們的產(chǎn)品不僅需要達(dá)到功能上滿足設(shè)備的需求，還要注重重復(fù)性、質(zhì)量和長期可靠性?！眳沃均i表示，公司整個(gè)供應(yīng)鏈與供應(yīng)商密切合作，建立一致的質(zhì)量管控系統(tǒng)。另外，在開發(fā)設(shè)計(jì)階段，拓荊會(huì)與合作伙伴密切討論產(chǎn)品規(guī)格、功能、可靠性等指標(biāo)，從項(xiàng)目立項(xiàng)到量產(chǎn)的落地各項(xiàng)費(fèi)用實(shí)現(xiàn)“雙贏”并完善測試環(huán)節(jié)，注重在產(chǎn)品量產(chǎn)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化過程中的質(zhì)量管控，提升國產(chǎn)產(chǎn)品可靠性等指標(biāo)。

作為國內(nèi)純?yōu)R射靶材供應(yīng)商，江豐電子從電子材料向半導(dǎo)體精密零部件領(lǐng)域和相關(guān)核心材料擴(kuò)展。公司在2018年成立了零部件事業(yè)部，目前形成六個(gè)量產(chǎn)的基地，用于700多臺(tái)設(shè)備和1600人的制造團(tuán)隊(duì)，服務(wù)約120家量產(chǎn)客戶。

江豐電子副總經(jīng)理邊逸軍表示，自2016年以來，美國、日本等對中國半導(dǎo)體管制升級，加劇了國內(nèi)供應(yīng)鏈壓力，也進(jìn)一步促使中國實(shí)現(xiàn)零部件國產(chǎn)化。目前機(jī)械類零部件國產(chǎn)化率已達(dá)50%以上，而在光學(xué)類等其他領(lǐng)域，國產(chǎn)化率較低，也具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/P>

“零部件的本質(zhì)還是要解決關(guān)鍵材料問題”，江豐電子副總經(jīng)理邊逸軍表示，江豐電子定位為“國產(chǎn)化制造商”的角色，公司在布局零部件的同時(shí)，也在布局核心原材料的國產(chǎn)化，希望從零部件入手，從上游到下游全面扶持本土供應(yīng)鏈。

長三角產(chǎn)業(yè)鏈深入融合

作為全國集成電路發(fā)展重鎮(zhèn)，長三角地區(qū)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)鏈上下游的資源的貢獻(xiàn)與合作。

在本次大會(huì)上，上海市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長郭奕武在致辭中介紹，上海市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)一直致力于推動(dòng)長三角地區(qū)的深度融合，加速半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尤其注重整合集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上下游的資源，促進(jìn)共享合作，并呼吁各地發(fā)揮資源稟賦，以應(yīng)用為引領(lǐng)，共建安全、有韌性的供應(yīng)鏈生態(tài)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模已超過1.2萬億元，增長14.8%，而長三角地區(qū)更是達(dá)到7500多億，同比增長18%，占全國60%以上。上海市在全國的占比更達(dá)到22.3%。他還介紹了上海集成電路設(shè)備材料企業(yè)在前道設(shè)備、后道設(shè)備等方面的成就，強(qiáng)調(diào)了上下游協(xié)同發(fā)展的重要性。

“今年1到6月份，上海集成電路設(shè)備產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持增長態(tài)勢，” 郭奕武指出，盡管多數(shù)半導(dǎo)體細(xì)分領(lǐng)域銷售出現(xiàn)下降，但設(shè)備和材料保持逆勢增長，實(shí)現(xiàn)銷售將近154億，同比增長27.3%。

江蘇省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長秦舒表示，無錫作為國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的重要起點(diǎn)之一，在近40多年的發(fā)展歷程中，不斷加強(qiáng)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，著力加強(qiáng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)鏈、補(bǔ)鏈、延鏈，取得了顯著的成就。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，無錫市集成電路產(chǎn)業(yè)鏈在2022年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值2091.52億元，同比增長15.2%。江蘇省在集成電路設(shè)計(jì)、制造、封測等方面的銷售收入也保持強(qiáng)勁增長，占全國規(guī)模的26.5%，尤其是江蘇的封測產(chǎn)業(yè)占全國規(guī)模的一半以上。

秦舒還強(qiáng)調(diào)了長三角一體化的重要性，并表示長三角需要對標(biāo)世界發(fā)達(dá)國家水平和國家重大戰(zhàn)略需求，加快在技術(shù)和工藝創(chuàng)新區(qū)域分工協(xié)作，在產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈體系構(gòu)建等方面突破“卡脖子”問題，推動(dòng)集成電路產(chǎn)業(yè)特別是新設(shè)備、新材料發(fā)展邁上新臺(tái)階。

論壇最后，上海市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)與集成電路材料創(chuàng)新聯(lián)合體組織“上下游供需對接會(huì)”，7家來自國內(nèi)龍頭晶圓制造、封裝測試、設(shè)備企業(yè)與平臺(tái)與50余家的設(shè)備、材料、零部件企業(yè)，現(xiàn)場“面對面供需對接，點(diǎn)對點(diǎn)強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈”，對接會(huì)構(gòu)建了半導(dǎo)體廠商上下游互通渠道，幫助企業(yè)達(dá)成交流合作、收獲訂單，加強(qiáng)產(chǎn)品協(xié)作、配套采購。

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