中微半導體尹志堯，他的研發成果讓中國晶元製造實現趕超

　　2017-10-10 19:00台積電/技術

　　當華為的麒麟970晶元準備跟蘋果的A11展開手機AI新時代爭奪戰時，很多人都在驚呼國產晶元進步的速度，然而卻很少有人知道是一個海歸中國人將中國的晶元製造能力縮短了三代距離。

　　

　　華為麒麟970晶元

　　不久前，央視報道了這樣的一則消息，中微半導體設備公司將在今年年底正式敲定5nm刻蝕機！而剛剛發布的蘋果A11晶元以及華為的麒麟970均是使用10nm工藝。

　　當所有的巨頭還在為10nm，7nm技術大肆進軍的時候，中國中微正式宣布掌握5nm技術，讓對手措手不及，難以置信！原來一直在這一領域沒有任何話語權的中國內地半導體企業能夠彎道超車！

　　

　　已年過七旬的尹志堯看起來依然年輕

　　而在中微這個隱形的巨人背後，如今已年過七旬的尹志堯就是那個點燃星火的人。

　　坐擁60多項專利 它是掌握西方晶元核心科技的技術狂人

　　在美國矽谷從事半導體行業20多年的尹志堯，曾任AppliedMaterials應用材料公司的副總裁。91年，尹志堯來到應用材料公司，負責同一領域的研究開發工作，先後獲得了60多個美國和國外的專利。尹志堯開發或參與開發的產品，現在在這個領域大概佔了全世界的50％。另外，還幫助成立了矽谷中國工程師協會，並擔任了頭兩任的主席。被譽為矽谷最有成就的華人之一。

　　

　　尹志堯曾被認為是矽谷最成功的華人代表

　　考慮到給外國人做嫁衣，已經做了很多事情了，高新技術的本土化成為了他創業的初衷。2004年尹志堯回國創辦中微半導體時已經60歲，當時的計程車司機說他只有38歲，他說太好了，以後自己就是38歲的人。他一直保持著年輕人的活力，一天工作超過16個小時成為家常便飯。

　　這位先後在矽谷英特爾、LAM、應用材料三家公司工作逾20年，繼而回國創業將近10年的古稀老人依然奮戰在研發一線。中微半導體設備有限公司CEO尹志堯30年間見證了中西集成電路發展的興榮。

　　國產晶元製造工藝整整落後巨頭三代

　　如果說在工業化時代，鋼鐵是工業的「糧食」，那麼在如今的信息化時代，「晶元」則就是現代工業的「糧食」。中國的晶元行業一直流傳著這樣一句話，除了水和空氣以外，其它全是從國外進口的。

　　即便是能夠自主設計頂級麒麟晶元的華為，其也要讓中國台灣企業台積電代工！因為在中國內地，絕大多數半導體公司目前僅掌握著生產40nm和28nm規格的技術。跟當今世界上最高規格的10 nm半導體技術整整差了三代！

　　台積電雖然已經到中國大陸投資設廠，但按照台灣方面的要求，台積電大陸工廠的技術必須落後台灣三代。因此，可以說，中國晶元製造「痛之久已」。

　　毫無疑問，一直以來，中國的半導體技術在市場上是完全沒有競爭力的！但是不攻佔這一領域，中國永遠談不上製造強國。核心技術上一旦長期受制於人，那麼大量的利潤，以及市場的話語權都會給別人佔據！

　　研究顯示，2015-2020年中國半導體晶元產業投資額將達到650億美元，其中晶元製造設備投資額就將達到500億美元。但是中國晶元製造設備的95%都是依賴於進口，也就是說需要花480億到國外購買設備。這也使得中國晶元製造設備的國產化成為了一件非常迫切的事情。

　　毅然回國 填補國產晶元製造領域空白

　　13年前（2004年），當時已經60歲的尹志堯放棄了美國的百萬年薪，帶領三十多人的團隊，衝破美國政府的層層審查（所有人都承諾不把美國的技術帶回中國，包括所有工藝配方、設計圖紙，一切從零開始），回國創辦了中微半導體（以下簡稱中微），他要在晶元製造設備領域與國際巨頭直接競爭，取得一席之地。

　　尹志堯帶著30多人的團隊回到中國，只因為一句話：「學成只為他日歸來，報效祖國」。

　　

　　一切從零開始，憑著過去20多年的經驗和基礎技術支持，尹志堯和他的團隊很快就開發出了第一台國產的生產半導體晶元的設備——等離子體刻蝕機。

　　

　　等離子體刻蝕機是晶元加工的關鍵設備

　　等離子體刻蝕機是在晶元上進行微觀雕刻，刻出又細又深的接觸孔或者線條，每個線條和深孔的加工精度是頭髮絲直徑的幾千分之一到上萬分之一。

　　「在米粒上刻字的微雕技藝上，一般能刻200個字已經是極限，而我們的等離子刻蝕機在晶元上的加工工藝，相當於可以在米粒上刻10億個字的水平。」尹志堯這樣形容到。

　　

　　70多歲高齡的尹志堯依然奮戰在研發一線

　　據介紹，一個16nm的微觀邏輯器件有60多層微觀結構，要經過1000多個工藝步驟，要攻克上萬個技術細節才能加工出來。只看等離子體刻蝕這個關鍵步驟，它的加工尺度為普通人頭髮絲的五千分之一，加工的精度和重複性要達到五萬分之一。

　　中微在剛剛涉足IC晶元介質刻蝕設備時，就推出了65nm等離子介質刻蝕機產品，隨著技術的進步一直做到45nm、32nm、28nm等，現在16nm的蝕機產品已經在客戶的生產線上運行了。

　　據了解，在過去9個多月時間裡，中微的反應台交付量已突破400台；單反應台等離子體刻蝕設備已交付韓國領先的存儲器製造商；雙反應台介質刻蝕除膠一體機研製成功，這是業界首次將雙反應台介質等離子體刻蝕和光刻膠除膠反應腔整合在同一個平台上。

　

　5年四勝 從容應對國際巨頭技術纏訴

　　或許正是由於中微在半導體設備領域的突飛猛進，也引來了兩家國外競爭對手挑起的知識產權訴訟。不過，憑藉過硬的自主技術專利，中微接連獲得的勝利。

　　2008年前後，正當中微公司自行開發12英寸晶元刻蝕機，準備進入國際一流晶元生產線時，兩家國際巨頭晶元設備公司找上門來。

　　2007年中微在美國被行業巨頭應用材料公司起訴侵權，但卻始終舉證無力，中微則抓住機會適時反訴對方不正當競爭，應用材料公司顯然對這一情況準備不足，最終不得不撤訴求和。

　　2009年另一巨頭美國科林研發又在台灣起訴中微侵犯其發明專利，由於中微半導體在前期已作了大量的知識產權預警分析和準備工作，所以，僅用不到一個月時間，公司就決定「以攻為守」，向法院提交了大量證據，採用「釜底抽薪」的做法，主張科林公司兩項專利無效。同時，企業還向台灣智慧財產局主張科林公司的專利無效。

　　

　　2009年9月8日，台灣智慧財產法院一審判決科林公司專利無效。中微半導體很快接到了台積電的訂單。此後，中微半導體又在科林公司上訴的二審中獲勝。在台灣智慧財產局的交鋒中，中微半導體以充足的證據，使得科林公司的聚焦環配置專利於2011年被宣布無效，密封環專利也被宣布無效，掃除了產品進入台灣市場的知識產權障礙。

　　攻堅突破5nm工藝 力圖打破歐美技術壟斷

　　如今，中微正在開發開發5納米晶元製造設備意欲打破德美壟斷。這個技術要求晶元上的均勻度達到0.5納米，相當於原子水平。目前世界上投入最先進的晶元是10納米，而中國能夠量產最新的晶元還在40納米和28納米，和國際最尖端的水平還差3代。在這個高度競爭的行業，誰能夠在技術上領先，誰就能佔領市場。

　　最先進的像英特爾、台積電、三星它們的14納米已經成熟生產了，10納米隨著蘋果A11和華為麒麟970晶元的上市，台積電率先進入到成熟量產期。

　　今年4月，尹志堯的中微半導體公司宣布，已經掌握5納米技術，預計年底正式敲定5納米刻蝕機。無獨有偶，兩周后，IBM也宣布掌握5納米技術。因此，尹志堯這一宣布，意味著中微在核心技術上突破了外企壟斷，中國半導體技術第一次佔領至高點。

　　同時，中微一些基礎的研發也不斷地跟進尖端技術，以保證產品的研發能夠緊緊跟上甚至領先於國際上的技術發展水平。據尹志堯透露，5nm工藝的這代設備已經攻堅5年時間，中微計劃年內對5nm工藝進行測試。尹志堯要求工程師們務必今年底推向市場。

　　尹志堯表示，「設備的研發比晶元新技術的研發至少要提前5年。5納米估計5年以後用戶才能夠用的到，蘋果8是10納米技術。而且5納米晶元技術需要50個學科才能把它集成起來，它的複雜度要做到人的頭髮絲萬分之一這麼小的結構。」。

　　

　　中微電子的專利牆

　　目前尹志堯的團隊能研發生產10nm到7nm的設備已經與世界最前沿技術比肩。這些團隊精英中，上百人都曾是美國和世界一流的晶元和設備企業的技術骨幹，大都有著20到30多年半導體設備研發製造的經驗。而且這些工程師們必須有著物理、化學、機械、工程技術等50多種專業知識背景。

　　愛國科學家齊發力 中國芯很快將崛起

　　2013年至2017年，中國多晶硅進口從8萬多噸攀升至14萬多噸，其中電子級多晶硅年需求達4500噸。不過，今年5月24日，中國國家電力投資集團公司「黃河水電新能源分公司」正式推出大陸國產高純電子級多晶硅，終於打破國外壟斷。

　　尹志堯的刻蝕機解決了晶元製造前端的關鍵性難題，但晶元製造是一個完整的產業鏈，涉及到的環節很多，只有當這些關鍵環節形成合力才能真正打破國外的技術壟斷。

　　而眾多海外學人陸續歸國，更帶領中國晶元技術不斷向前突破，除了尹志堯以外，還有兩位愛國科學家最為關鍵。

　　他們分別是在晶元製造關鍵材料-----高純度濺射金屬靶材上取得突破的姚立軍，以及實現國產研磨液替代進口的王淑敏，他們分別在各自的領域打破了國外企業長期壟斷的局面。

　　雖然晶元製造涉及數百種技術、上千種材料，但在尹志堯、姚力軍、王淑敏等一批海外歸國學人的努力下，中國在晶元製造技術上的突破如今已經正式開始