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放弃百万美元年薪回国 研发成果让中国芯片实现赶超

时间:2017-11-14 09:50 浏览:

放弃百万美元年薪毅然回国 他的研发成果让中国芯片制造实现赶超

当华为的麒麟970芯片准备跟苹果的A11展开手机AI新时代争夺战时,很多人都在惊呼国产芯片进步的速度,然而却很少有人知道是一个海归中国人将中国的芯片制造能力缩短了三代距离。

华为麒麟970芯片

不久前,央视报道了这样的一则消息,中微半导体设备公司将在今年年底正式敲定5nm刻蚀机!而刚刚发布的苹果A11芯片以及华为的麒麟970均是使用10nm工艺。

当所有的巨头还在为10nm,7nm技术大肆进军的时候,中国中微正式宣布掌握5 nm技术,让对手措手不及,难以置信!原来一直在这一领域没有任何话语权的中国内地半导体企业能够弯道超车!

已年过七旬的尹志尧看起来依然年轻

而在中微这个隐形的巨人背后,如今已年过七旬的尹志尧就是那个点燃星火的人。

坐拥60多项专利 它是掌握西方芯片核心科技的技术狂人

在美国硅谷从事半导体行业20多年的尹志尧,曾任AppliedMaterials应用材料公司的副总裁。91年,尹志尧来到应用材料公司,负责同一领域的研究开发工作,先后获得了60多个美国和国外的专利。尹志尧开发或参与开发的产品,现在在这个领域大概占了全世界的50%。另外,还帮助成立了硅谷中国工程师协会,并担任了头两任的主席。被誉为硅谷最有成就的华人之一。

尹志尧曾被认为是硅谷最成功的华人代表

考虑到给外国人做嫁衣,已经做了很多事情了,高新技术的本土化成为了他创业的初衷。2004年尹志尧回国创办中微半导体时已经60岁,当时的出租车司机说他只有38岁,他说太好了,以后自己就是38岁的人。他一直保持着年轻人的活力,一天工作超过16个小时成为家常便饭。

这位先后在硅谷英特尔、LAM、应用材料三家公司工作逾20年,继而回国创业将近10年的古稀老人依然奋战在研发一线。中微半导体设备有限公司CEO尹志尧30年间见证了中西集成电路发展的兴荣。

国产芯片制造工艺整整落后巨头三代

如果说在工业化时代,钢铁是工业的“粮食”,那么在如今的信息化时代,“芯片”则就是现代工业的“粮食”。中国的芯片行业一直流传着这样一句话,除了水和空气以外,其它全是从国外进口的。

即便是能够自主设计顶级麒麟芯片的华为,其也要让中国台湾企业台积电代工!因为在中国内地,绝大多数半导体公司目前仅掌握着生产40nm和28nm规格的技术。跟当今世界上最高规格的10 nm半导体技术整整差了三代!

台积电虽然已经到中国大陆投资设厂,但按照台湾方面的要求,台积电大陆工厂的技术必须落后台湾三代。因此,可以说,中国芯片制造「痛之久已」。

长期以来中国内地的芯片制造落后欧美很大距离

毫无疑问,一直以来,中国的半导体技术在市场上是完全没有竞争力的!但是不攻占这一领域,中国永远谈不上制造强国。核心技术上一旦长期受制于人,那么大量的利润,以及市场的话语权都会给别人占据!

研究显示,2015-2020年中国半导体芯片产业投资额将达到650亿美元,其中芯片制造设备投资额就将达到500亿美元。但是中国芯片制造设备的95%都是依赖于进口,也就是说需要花480亿到国外购买设备。这也使得中国芯片制造设备的国产化成为了一件非常迫切的事情。

毅然回国 填补国产芯片制造领域空白

13年前(2004年),当时已经60岁的尹志尧放弃了美国的百万年薪,带领三十多人的团队,冲破美国政府的层层审查(所有人都承诺不把美国的技术带回中国,包括所有工艺配方、设计图纸,一切从零开始),回国创办了中微半导体(以下简称中微),他要在芯片制造设备领域与国际巨头直接竞争,取得一席之地。

尹志尧带着30多人的团队回到中国,只因为一句话:「学成只为他日归来,报效祖国」。

一切从零开始,凭着过去20多年的经验和基础技术支持,尹志尧和他的团队很快就开发出了第一台国产的生产半导体芯片的设备-------等离子体刻蚀机

 等离子体刻蚀机是芯片加工的关键设备

等离子体刻蚀机是在芯片上进行微观雕刻,刻出又细又深的接触孔或者线条,每个线条和深孔的加工精度是头发丝直径的几千分之一到上万分之一。

“在米粒上刻字的微雕技艺上,一般能刻200个字已经是极限,而我们的等离子刻蚀机在芯片上的加工工艺,相当于可以在米粒上刻10亿个字的水平。”尹志尧这样形容到。

70多岁高龄的尹志尧依然奋战在研发一线

据介绍,一个16nm的微观逻辑器件有60多层微观结构,要经过1000多个工艺步骤,要攻克上万个技术细节才能加工出来。只看等离子体刻蚀这个关键步骤,它的加工尺度为普通人头发丝的五千分之一,加工的精度和重复性要达到五万分之一。

中微在刚刚涉足IC芯片介质刻蚀设备时,就推出了65nm等离子介质刻蚀机产品,随着技术的进步一直做到45nm、32nm、28nm等,现在16nm的蚀机产品已经在客户的生产线上运行了。

据了解,在过去9个多月时间里,中微的反应台交付量已突破400台;单反应台等离子体刻蚀设备已交付韩国领先的存储器制造商;双反应台介质刻蚀除胶一体机研制成功,这是业界首次将双反应台介质等离子体刻蚀和光刻胶除胶反应腔整合在同一个平台上。

5年四胜 从容应对国际巨头技术缠诉

或许正是由于中微在半导体设备领域的突飞猛进,也引来了两家国外竞争对手挑起的知识产权诉讼。不过,凭借过硬的自主技术专利,中微接连获得的胜利。

2008年前后,正当中微公司自行开发12英寸芯片刻蚀机,准备进入国际一流芯片生产线时,两家国际巨头芯片设备公司找上门来。

2007年中微在美国被行业巨头应用材料公司起诉侵权,但却始终举证无力,中微则抓住机会适时反诉对方不正当竞争,应用材料公司显然对这一情况准备不足,最终不得不撤诉求和。

2009年另一巨头美国科林研发又在台湾起诉中微侵犯其发明专利,由于中微半导体在前期已作了大量的知识产权预警分析和准备工作,所以,仅用不到一个月时间,公司就决定“以攻为守”,向法院提交了大量证据,采用“釜底抽薪”的做法,主张科林公司两项专利无效。同时,企业还向台湾智慧财产局主张科林公司的专利无效。

2009年9月8日,台湾智慧财产法院一审判决科林公司专利无效。中微半导体很快接到了台积电的订单。此后,中微半导体又在科林公司上诉的二审中获胜。在台湾智慧财产局的交锋中,中微半导体以充足的证据,使得科林公司的聚焦环配置专利于2011年被宣布无效,密封环专利也被宣布无效,扫除了产品进入台湾市场的知识产权障碍。

攻坚突破5nm工艺 力图打破欧美技术垄断

如今,中微正在开发开发5纳米芯片制造设备意欲打破德美垄断。这个技术要求芯片上的均匀度达到0.5纳米,相当于原子水平。目前世界上投入最先进的芯片是10纳米,而中国能够量产最新的芯片还在40纳米和28纳米,和国际最尖端的水平还差3代。在这个高度竞争的行业,谁能够在技术上领先,谁就能占领市场。

最先进的像英特尔、台积电、三星它们的14纳米已经成熟生产了,10纳米随着苹果A11和华为麒麟970芯片的上市,台积电率先进入到成熟量产期。

今年4月,尹志尧的中微半导体公司宣布,已经掌握5奈米技术,预计年底正式敲定5纳米刻蚀机。无独有偶,两周后,IBM也宣布掌握5奈米技术。因此,尹志尧这一宣布,意味着中微在核心技术上突破了外企垄断,中国半导体技术第一次占领至高点。

同时,中微一些基础的研发也不断地跟进尖端技术,以保证产品的研发能够紧紧跟上甚至领先于国际上的技术发展水平。据尹志尧透露,5nm工艺的这代设备已经攻坚5年时间,中微计划年内对5nm工艺进行测试。尹志尧要求工程师们务必今年底推向市场。

尹志尧表示,“设备的研发比芯片新技术的研发至少要提前5年。5纳米估计5年以后用户才能够用的到,苹果8是10纳米技术。而且5纳米芯片技术需要50个学科才能把它集成起来,它的复杂度要做到人的头发丝万分之一这么小的结构。”。

△ 中微电子的专利墙

目前尹志尧的团队能研发生产10nm到7nm的设备已经与世界最前沿技术比肩。这些团队精英中,上百人都曾是美国和世界一流的芯片和设备企业的技术骨干,大都有着20到30多年半导体设备研发制造的经验。而且这些工程师们必须有着物理、化学、机械、工程技术等50多种专业知识背景。

爱国科学家齐发力 中国芯很快将崛起

2013年至2017年,中国多晶硅进口从8万多吨攀升至14万多吨,其中电子级多晶硅年需求达4500吨。不过,今年5月24日,中国国家电力投资集团公司「黄河水电新能源分公司」正式推出大陆国产高纯电子级多晶硅,终于打破国外垄断。

尹志尧的刻蚀机解决了芯片制造前端的关键性难题,但芯片制造是一个完整的产业链,涉及到的环节很多,只有当这些关键环节形成合力才能真正打破国外的技术垄断。

而众多海外学人陆续归国,更带领中国芯片技术不断向前突破,除了尹志尧以外,还有两位爱国科学家最为关键。

他们分别是在芯片制造关键材料-----高纯度溅射金属靶材上取得突破的姚立军,以及实现国产研磨液替代进口的王淑敏,他们分别在各自的领域打破了国外企业长期垄断的局面。

虽然芯片制造涉及数百种技术、上千种材料,但在尹志尧、姚力军、王淑敏等一批海外归国学人的努力下,中国在芯片制造技术上的突破如今已经正式开始。