作者 / 王瑩　

   近日，泛林集團技術研討會(Lam Research Technical Symposium)在清華大學舉行，泛林集團(Lam Research)執行副總裁兼首席技術官Richard A. Gottscho博士和清華大學微電子學研究所所長魏少軍教授向電子產品世界編輯介紹了下一代半導體制造業的挑戰。

泛林集團技術研討會注重產學結合

　　據Gottscho博士介紹，泛林集團技術研討會每年舉辦一次， 今年已是第二屆。會議的目的是通過相互交流與探討，激發創意，從而共同應對行業面臨的新問題和挑戰。

　　本次研討會邀請到了來自泛林集團、清華大學、麻省理工學院、斯坦福大學、加州大學伯克利分校、西部數據的國際知名學者與業界專家，就全球半導體產業面臨的挑戰深入交換意見，探討如何更好地助力產業技術突破與創新發展。

半導體工藝ALE和ALD的進展

　　Gottscho博士稱，目前，泛林集團在所擅長的ALE(原子層刻蝕)和ALD(原子層沉積)技術方面的進展非常順利，實際應用也越來越多。ALD比ALE誕生得早，所以技術發展更為成熟，普及度也更高。但ALE的應用也在不斷拓展。

　　技術的普及主要面臨兩方面的挑戰：一是生產的通量，二是總擁有成本。這兩個方面都在不斷被改進，泛林集團也在不斷推出新版本的ALE和ALD，并基于新的設計架構推進ALE和ALD技術進一步發展和成熟。

　　此外，泛林集團還逐漸將這兩個技術集成，在一個工藝腔內實現ALD和ALE的工序。對于一些傳統產品，在刻蝕腔里實現ALD，或者在沉積腔里實現一部分ALE的功能。

　　人們原本認為使用ALD和ALE 可以取得兩方面的收益，一是包括在硅片層面和設備層面的均勻性的提升，二是選擇比的改進。但在實踐中，泛林集團發現除了這兩點之外，還有其他意想不到的收益，比如產品的損壞率會下降，粗糙度會進一步降低。隨著粗糙度的進一步降低，EUV(極紫外線)的使用功率可以減少，所以EUV技術的性價比會得到提升，這是目前的發展趨勢。

EUV光刻機的走勢

　　據Gottscho博士介紹，EUV光刻的普及度在上升，這種趨勢尤其體現在7nm以下的制程中。芯片制造商已開始將其使用于邏輯芯片和DRAM，成本也在緩慢下降。但就目前的情況來看，EUV的價格仍然非常高，生產效率依然存在問題。

　　泛林集團正和其他企業開展合作，以進一步降低EUV成本，而采取的技術途徑是通過ALE和ALD來減少器件的粗糙程度，使相關的堆疊對于EUV光子更加敏感，以更小的劑量實現同等的粗糙度或者故障率，從而使生產效率進一步提升，總擁有成本進一步下降。

3D NAND的挑戰

　　關于3D NAND閃存方面，2018年業界的主流是做到128層，到2022年要做到512層，那么這種發展趨勢會帶來哪些技術挑戰呢?Gottscho博士稱，泛林集團在和客戶的交流中發現，3D NAND需要多層堆疊的結構。而在多層堆疊結構上形成溝道的過程中，如何對深度和薄膜的應力進行控制，是目前業界所面臨的最大的技術挑戰。

設備在芯片制造業中的作用

　　為何采用同樣的設備，有些代工廠/芯片工廠能制造出先進的特征尺寸的制程，而對于有些企業來說會很難?

　　Gottscho博士解答道，泛林集團為全球客戶提供包括薄膜沉積、等離子刻蝕和單片晶圓清洗解決方案，事實上，當今市場上幾乎每一顆先進的芯片都使用了泛林集團的技術。但是，泛林集團在幫助客戶取得成功的過程中發揮的是輔助性作用，而決定企業發展快慢的原因是多方面的，其中包括企業相關技術起步的早晚，企業自身的文化和學習能力等。

　　泛林集團在提供設備和解決方案的過程中始終遵循著一個基本原則：絕對禁止把一個客戶的專業技術透露給另一個客戶。我們堅信每個客戶必須根據自身實際情況找到合適自己的發展路徑，形成競爭優勢。然而，企業競爭所處的位置是不斷變化的，隨著新技術節點的出現，這種變化還會繼續發生。

　　對此，魏少軍教授補充道，能夠制成特征尺寸更小的芯片，固然有設備的原因，但并不是主要的。中國半導體產業起步比其他國家和地區晚，海外在做14nm的時候，我們可能還在攻克28nm。此外，設備不可能是一家提供的，每個設備商也只能提供和其設備相關工藝上的控制和相關參數。真正形成生產線時，需要將各家的生產線按照生產流程很好地進行管理和運行，最終通過精確控制和流程管理生產出先進的產品。而這一點是我們本土企業的弱項，還需要不斷提升。

AI芯片對半導體業的推動作用

　　在被問及人工智能(AI)將對半導體產業產生的影響時，Gottscho博士指出影響將是多方面的。首先，AI對于半導體行業，尤其是存儲方面提出了更多需求。這將要求未來有更多芯片廠的支持，對芯片設備的需求也會隨之上漲。預計未來很多年，這樣的趨勢將會一直保持，這將促進泛林集團等半導體設備供應商業務的持續增長。

　　此外，AI、大數據已經促使了許多行業的改變，其中也包括了半導體行業和半導體設備行業。通過AI，芯片制造商可以進一步提升生產效率和良率，減少總擁有成本。而泛林集團也可以用更短的時間和更低的成本提出生產工藝和控制方面的解決方案。

　　魏少軍教授補充道，AI應用十分廣泛，我們經常說“無產業不AI、無應用不AI”。比如人臉識別、語音識別、自動駕駛等都可能對半導體產業產生一定的拉動作用。但魏少軍教授認為目前AI的發展還處于初級階段，是一種輔助系統。因此還需等技術進一步發展——當AI大量的最終計算能夠從云移動到邊緣，特別是手機能夠真正實現智能化時，才將對半導體產業產生真正深遠的影響。

　　從AI的發展來看，魏教授認為中國和國際上的差距不大，甚至在某些方面還發展得更好。中國有14億人口，在應用發展過程中可以產生很強的拉動作用。

　　但是從AI的根本、基礎技術來看，中國還有很長的路要走， 特別是在算法和數據的應用上。我們需要冷靜地看待自身發展，并逐漸縮小和同行之間的差距。(王瑩)