В 2021 году ВВП Китая достиг 114,4 трлн. юаней, увеличившись за один год на 13 трлн. юаней, что произошло впервые в истории китайской нации. 2022 год — важный год для Китая в плане полного построения современной социалистической страны и продвижения ко второй столетней цели. Как пройти новый «путь испытаний» привлекает внимание всего мира.
На этом новом пути развитие Китая находится под давлением извне. В условиях давления важность сохранения технологического суверенитета также очевидна. Важными факторами, определяющими суверенное развитие информационных технологий Китая, являются, в частности, независимый научно-исследовательский потенциал и производственные мощности полупроводниковой промышленности.
Полупроводник в основном состоит из четырех частей: интегральной схемы (ИС: интегральная схема), фотоэлектрического устройства, дискретного устройства, датчика, поскольку на интегральную схему приходится более 80% доли устройства, поэтому обычно полупроводник и интегральная схема эквивалентны. Интегральные схемы можно разделить на четыре основные категории в соответствии с категориями продукции: микропроцессор, память, логические устройства и моделирующие части, которые мы также называем «чипами».
Полупроводниковая промышленность — это стратегическая, фундаментальная и передовая отрасль, поддерживающая экономическое и социальное развитие страны, а также область, в которой Китаю в настоящее время необходимо совершить прорыв. Она не только поддерживает обширную экосистему, но и расширяет ее границы. От простых вычислений и управления, данных, интеллекта до восприятия и преобразования сигналов, преобразования энергии и искусственного интеллекта, облачных вычислений, больших данных, Интернета вещей, цифровой экономики, информационной безопасности и так далее — все они без исключения основаны на чипах. Можно сказать, что развитие технологии производства полупроводников на месте, китайская наука и техника не будут контролироваться другими.
Почему производство полупроводников так трудно развивать? Кратко рассмотрим процесс производства полупроводников и технические трудности с глобальной точки зрения.
Различные полупроводниковые продукты
Прежде всего мы рассмотрим на примере автомобиля области применения полупроводниковых технологий. Существует множество областей применения, от гоночных автомобилей F-1 до больших трейлеров. Полупроводниковые изделия также классифицируются по материалам подложки и областям применения. Их классификация приведена на рис. 1.
Основными материалами являются одноэлементные и составные материалы. Кремниевые полупроводники, конечно, одноэлементные, а составные материалы используются в основном в оптических приборах, ориентированных на конкретные изделия.
Поговорим о полупроводниковой технологии
В полупроводниковой промышленности производство называется технологическим. Почему? Хотя однозначного ответа нет, многие считают, что дело не столько в малом размере техпроцесса (в настоящее время нм техпроцесс.) 1 нм=10-9 м), а в том, что процесс производства нельзя увидеть невооруженным глазом. Например, сборочные работы, такие как сборка телевизоров и автомобилей, нельзя назвать ремесленными, поскольку они видны невооруженным глазом. Кроме того, полупроводниковые изделия имеют еще одну особенность — они производятся не поштучно, а массово, а затем сегментируются. Поэтому в отношении полупроводников, возможно, уместно использовать относительно абстрактный термин «Процесс».
Полупроводниковый процесс состоит из передней и задней стадий. Первая часть процесса называется Wafer processing, поскольку в ней обрабатываются в основном кремниевые пластины. Основные шесть процессов повторяются многократно и называются «циклическими процессами». Химическую промышленность часто называют «процессной», в том числе и потому, что химические продукты должны пройти через термическое разложение, полимеризацию, дистилляцию и другие процессы, отсюда и название. Кроме того, она сначала выпускается массово, а затем упаковывается отдельно. Напротив, процесс последней стадии включает в себя упаковку и поэтому называется «поточным процессом» (Flow process) от восходящего потока к нисходящему.
Процесс фронт-энда можно разделить на фронт-эндовый и бэк-эндовый. Первый заключается в формировании элемента, например транзистора, а второй — в формировании проводки. Размеры производства очень малы — всего несколько десятков нанометров (нанометров), поэтому требования к чистоте кремниевых пластин становятся все более жесткими, а требования к чистоте производственного оборудования и фабрик также очень высоки. Производственное оборудование становится более дорогим, инвестиции в фабрики также увеличиваются.
Все вышесказанное обобщено на рис. 2, который я хочу, чтобы вы запомнили.
Следует также отметить, что полупроводниковый процесс, о котором идет речь в данной статье, осуществляется на поверхности кремниевой пластины (Mirror), а не на ее обратной стороне (Sand Blast). Неожиданное появление слов «зеркало» и «матовая поверхность» может смутить читателя, не знакомого с пластинами, поэтому приведем здесь краткое описание кремниевых пластин.
Кремниевые пластины — это слитки монокристаллического кремния, распиленные на диски. И логические, и запоминающие БИС изготавливаются только на поверхности пластины, поэтому поверхность пластины полируется спекулярно. Как показано на рис. 2, ее называют зеркальной, поскольку она такая же яркая, как зеркало. Другая сторона имеет только грубую шлифовку и не такая яркая, как зеркало, поэтому ее называют матовой поверхностью.
Трудности при производстве полупроводников
Основные трудности в производстве полупроводников можно свести к следующим семи пунктам.
- Высокая чистота материала
Чистота пластин достигает «11 девяток», или 99,999999999%, а чистота в 100 раз превышает требования операционной.
- Высокая сложность
Десятки миллиардов транзисторов — невероятная сложность.
- Чрезвычайно малый размер технологического процесса
Транзисторы доведены до масштаба 5 нм.
- Оборудование чрезвычайно сложное
Требования к точности и функциональности полупроводников очень высоки, в результате чего простой технологический процесс вряд ли может удовлетворить потребности сложного. Поэтому необходимо сложное оборудование, например, литография. Источник света и система оптического отражения литографической машины представляют собой достаточно сложные системы.
- Огромные инвестиционные затраты
Чтобы построить фабрику с нормами ниже 10 нм и производительностью 100 тыс. пластин в месяц, требуются десятки миллиардов долларов. Не только оборудование, но и сопутствующая технологическая разработка также имеет тот же порядок величин.
- Длинные рабочие процессы
Различное оборудование, в основном серийная обработка на протяжении всего производственного процесса, требования к проектированию, реализации, контролю рабочих процессов высоки.
- Чрезвычайно тонкое разделение труда и чрезвычайно тесная интеграция
Начиная с проектирования, EDA (electronic design automation), взаимной интеграции оборудования и материалов, основные предприятия с десятилетним опытом работы в отрасли должны продвигаться и становиться, что затрудняет жизнь и даже вмешательство в процесс.
О дистрибьюторе электронных компонентов FAST TURN CHIP
FAST TURN CHIP — контрактный производитель электронной продукции B2B, имеющий ряд точек закупки электронных компонентов. Мы можем найти и приобрести гибридные электронные компоненты и ик по конкурентным ценам для удовлетворения потребностей заказчика. Какие бы компоненты вам ни понадобились, сколько бы их ни было, вы можете приобрести их у Cocreate по разумной цене и с отслеживаемым качеством.
ST Spot stock :
Для получения коммерческого предложения, пожалуйста, обращайтесь: Мисс Хуанг 15018735409
