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  • 芯片及半导体

    中微半导体在5nm蚀刻机技术上实现了批量生产

    在芯片制造领域,蚀刻机是决定芯片精度和性能的核心设备之一。近日,中微半导体宣布其自主研发的5nm蚀刻机已实现批量生产,并成功供货给全球芯片制造巨头台积电,成为继7nm制程后,唯一进入台积电5nm产线的大陆本土半导体设备厂商。这一突破不仅标志着中国在高端半导体设备领域迈出关键一步,更意味着全球芯片产业链的“中国力量”正在崛起。

    芯片制造如同在微观世界“雕刻”,而蚀刻机就是那把精密的“刻刀”。中微半导体的5nm蚀刻机,通过自主研发的等离子体控制技术,实现了对硅片的纳米级精准“雕刻”。其技术参数达到国际领先水平:图形转移精度达5纳米以下,相当于头发丝的万分之一;支持12英寸晶圆加工,刻蚀速率线性可控,速率偏差控制在±3%以内;颗粒污染控制达到每平方米小于5个的微观级别,远超行业平均标准。

    更关键的是,这台设备已通过台积电的严格验证,成为其5nm芯片产线的关键设备。台积电的5nm工艺是目前全球最先进的芯片制造技术之一,应用于苹果A14、华为麒麟9000等旗舰芯片的生产。中微设备的加入,意味着中国高端半导体设备首次进入全球最顶尖的芯片生产线。

    长期以来,高端蚀刻机市场被美国应用材料、泛林半导体和日本东京电子等国际巨头垄断。中微半导体的突破,打破了这一格局:其5nm蚀刻机的性能指标与国际竞品相当,部分参数甚至更优;设备已进入全球130余条生产线,客户遍及中国、韩国、德国等10余个国家和地区;在存储芯片领域,中微设备的市占率达35%,技术能力覆盖95%以上刻蚀应用需求。

    对于台积电而言,引入中微设备不仅是供应链多元化的选择,更是对中国半导体技术实力的认可。中微半导体董事长尹志尧曾表示:“我们的目标是让中国设备在全球芯片制造中占据一席之地。”

    尽管取得突破,但中微半导体仍面临诸多挑战。半导体设备行业技术迭代迅速,3nm及以下制程对设备精度和稳定性提出更高要求;全球半导体设备市场仍由国际巨头主导,中微需进一步拓展在存储芯片、第三代半导体等领域的应用;尽管蚀刻机实现国产化,但光刻机等核心设备仍依赖进口,需持续突破。

    对此,中微半导体已启动下一代技术研发,例如脉冲控制模块,旨在将单循环刻蚀厚度精度提升至0.1埃级别。同时,公司正加强与国际客户的合作,推动中国设备在全球产业链中的深度融合。

    中微半导体的5nm蚀刻机突破,是中国半导体产业从“跟跑”到“并跑”的缩影。它不仅填补了国内高端设备的空白,更向世界证明:中国有能力在芯片制造的核心领域实现自主创新。未来,随着技术的不断迭代和市场的持续拓展,中微半导体有望成为全球半导体设备领域的“中国名片”。而中国“芯”力量的崛起,也将为全球芯片产业链注入新的活力。

    2025年6月16日
    0185
  • 芯片及半导体

    二维半导体工程化验证示范工艺线在沪启动:中国突破摩尔定律极限的“上海方案”

    当硅基芯片的制程工艺逼近2纳米极限,全球半导体产业都在寻找新的技术突破口。2025年6月13日,上海浦东新区川沙镇迎来历史性时刻——全球首条二维半导体工程化验证示范工艺线正式启动。这条由复旦大学微电子学院包文中研究员团队孵化的产线,承载着中国突破摩尔定律极限、实现芯片技术“换道超车”的使命。

    传统硅基芯片的发展遵循摩尔定律,即晶体管数量每18个月翻一番。但随着制程节点推进至2纳米以下,硅材料面临物理极限:晶体管沟道缩短导致漏电失控,如同“水管内壁粗糙导致水流不畅”。包文中团队将目光投向二维半导体——这类厚度仅原子级的材料,如同在平面上铺展的“原子层地毯”,表面无悬挂键,电子传输如同在“二维高速公路”上飞驰,彻底解决硅基材料的漏电难题。

    团队攻关的“无极”芯片印证了二维材料的潜力。这款基于二硫化钼(MoS₂)的32位RISC-V架构处理器,集成5900个晶体管,待机功耗仅为硅基芯片的五分之一。其反相器良率达99.77%,单级增益超传统器件3倍,达到国际最优水平。更关键的是,二维半导体工艺70%可复用现有硅基产线技术,大幅降低产业化门槛。

    包文中团队的研发历程堪称“三级跳”:2006年启动二维晶体管研究,2015年在复旦大学建立工艺库,2025年成立原集微科技推动产业化。团队自主研发的AI驱动协同工艺优化技术,通过机器学习模型预测最优参数,将材料生长、接触层制备等全流程效率提升数倍。

    在浦东的示范产线上,团队正攻关三大难题:一是材料与硅基工艺兼容,二是大规模晶圆级生长,三是异质集成技术。包文中比喻:“就像在豆腐上雕花,既要保持二维材料的原子级平整,又要与硅基电路无缝衔接。”团队已申请20余项核心工艺专利,计划三年内建成商业化产线,2029年量产首款低功耗边缘算力芯片。

    二维半导体已成为全球科技竞争新焦点。美国将其列入国家战略,欧盟加大科研投入,台积电等巨头布局1纳米节点研发。中国方案的优势在于“生态协同”:上海通过产业基金、税收优惠等政策,吸引上下游企业集聚,构建从材料生长到封装测试的完整链条。

    市科委负责人指出,二维半导体不仅适用于高性能计算,更在物联网、可穿戴设备等领域展现“杀手锏”级应用。例如,基于二维材料的传感器可实现生物体内原位检测,量子器件能大幅提升通信安全性。据预测,到2035年全球二维半导体市场规模将达300亿至500亿美元,中国有望凭借技术先发优势抢占先机。

    尽管前景广阔,二维半导体商业化仍需突破多重挑战:一是工艺良率需从实验室的99.77%提升至工业化标准;二是成本需通过技术迭代降低;三是生态建设需完善EDA工具、设计库等配套产业链。

    包文中团队已着手开发万级晶体管集成工艺,并计划开放示范产线工艺库,让全球研发团队可委托制造二维/硅基异质集成芯片。随着上海产线的启动,一场围绕“原子级芯片”的全球竞赛已进入白热化阶段。在这条新赛道上,中国团队正以“上海方案”书写半导体产业的未来篇章。

    2025年6月16日
    0198
  • 戴尔2027年实现美国市场产品100%“去中国化”,是市场的自然选择还是政策压力下的无奈之举? 芯片及半导体

    戴尔2027年实现美国市场产品100%“去中国化”,是市场的自然选择还是政策压力下的无奈之举?

    2025年6月16日
    0473
  • 芯片及半导体

    上海一芯片团队突发重大裁员,赔偿N+3且当天离职

    6月14日消息,据媒体报道,TP-Link外销主体联洲国际位于上海张江的WiFi芯片部门突然宣布重大裁员计划。内部员工透露,此次裁员过程极为迅速,从通知员工到完成离职手续,仅仅用了半天时间。不过,公司给出的补偿方案较为优厚,按照N+3的标准进行赔偿,远高于法定的N+1标准,这在当下裁员潮中算是一股“清流”。

    在全员大会上,管理层明确表示,WiFi芯片团队将仅保留少数成员,算法、验证、设计等核心岗位的大批员工受到波及。业内人士分析指出,此次联洲国际主要是放弃WiFi前端模块(FEM)研发线,并非全面退出WiFi芯片领域。FEM研发投资的减少,可能与WiFi 7芯片量产进度以及成本控制等因素密切相关。随着WiFi 7技术的不断推进,市场竞争愈发激烈,企业需要在研发方向和成本控制上做出更精准的决策。

    资料显示,TP-Link作为全球知名的网络设备制造商,其路由器和交换机等产品在全球市场上占据着举足轻重的地位。尤其是在路由器市场,TP-Link曾一度占据全球45%的市场份额,甚至超越了全球知名的思科(Cisco),成为全球市场的霸主。

    2025年6月16日
    062
  • 小米玄戒O1芯片:自研的“含金量”藏在ARM的影子里? 芯片及半导体

    小米玄戒O1芯片:自研的“含金量”藏在ARM的影子里?

    2025年6月15日
    052
  • KAIST实验室发布HBM未来路线图:2040年前规划至HBM8,引领AI内存革新 芯片及半导体

    KAIST实验室发布HBM未来路线图:2040年前规划至HBM8,引领AI内存革新

    2025年6月12日
    050
  • Chiplet技术受市场关注,推动先进封装发展 芯片及半导体

    Chiplet技术受市场关注,推动先进封装发展

    2025年6月11日
    0120
  • 意法半导体宣布裁员5000人,陷拆分危机?! 芯片及半导体

    意法半导体宣布裁员5000人,陷拆分危机?!

    2025年6月5日
    054
  • 美国对华EDA断供 芯片及半导体

    美国对华EDA断供

    2025年5月30日
    063
  • 京东方第六代显示产线正式量产 芯片及半导体

    京东方第六代显示产线正式量产

    2025年5月29日
    033
  • 刚获小米C轮融资!这家公司IPO野心藏不住了 芯片及半导体

    刚获小米C轮融资!这家公司IPO野心藏不住了

    2025年5月29日
    042
  • 武汉“芯”势力崛起:总投资超200亿,长飞先进武汉基地首片6英寸SiC晶圆成功下线! 芯片及半导体

    武汉“芯”势力崛起:总投资超200亿,长飞先进武汉基地首片6英寸SiC晶圆成功下线!

    2025年5月29日
    050
  • 中欧半导体合作新篇章 芯片及半导体

    中欧半导体合作新篇章

    2025年5月29日
    039
  • 芯片及半导体

    高介电常数材料如何重塑未来芯片

    这是一场持续了半个世纪的半导体微型化竞赛,当晶体管尺寸逼近物理极限,当漏电流问题日益严峻,当传统二氧化硅绝缘层已无法满足需求——整个行业都在寻找那个能继续推动晶体管缩小的"魔法材料"。而高介电常数材料(High-k dielectrics)的出现,不仅解决了这一燃眉之急,更在悄然间改写了半导体制造的底层逻辑。

    想象一下你手中的海绵:吸水能力强的海绵能储存更多水分,而介电常数高的材料则能储存更多电荷。这种类比虽不完美,却生动地揭示了高介电常数材料的本质特性。在半导体世界中,这个"储电能力"直接关系到晶体管的性能表现。

    传统上,二氧化硅(SiO₂)一直是晶体管栅极绝缘层的标准选择,其介电常数约为3.9。然而随着晶体管尺寸缩小到纳米级别,这层"绝缘海绵"变得越来越薄——当厚度降至1纳米左右时,原本被严格限制的量子隧穿效应开始显现,导致大量电子"漏网",不仅浪费电能,还产生不必要的热量。这就像试图用越来越薄的保鲜膜覆盖越来越小的蛋糕,最终必然会出现无法阻止的泄漏。

    高介电常数材料的出现提供了完美解决方案。以氧化铪(HfO₂)为例,其介电常数高达25,是二氧化硅的六倍多。这意味着在保持相同电容值(即相同电荷储存能力)的情况下,可以使用更厚的物理层来替代传统的薄二氧化硅层。这种"以厚代薄"的策略巧妙地绕过了量子隧穿问题,让晶体管继续缩小成为可能。

    高k材料延续芯片缩小技术

    英特尔在其22纳米工艺节点首次大规模采用高k金属栅极技术时,标志着半导体行业进入了一个新时代。这一创新不仅解决了漏电流问题,更为后续的14纳米、10纳米乃至7纳米工艺铺平了道路。正如英特尔资深工程师所言:"没有高k材料,我们不可能将晶体管缩小到今天的水平。"

    这种材料的革命性影响体现在多个维度。首先,它允许晶体管尺寸持续缩小而不牺牲性能或增加功耗。其次,通过优化栅极堆叠结构,高k材料显著提高了晶体管的开关速度和能源效率。在移动设备领域,这意味着更长的电池续航时间;在数据中心,这代表着更低的运营成本;而在人工智能应用中,则转化为更强的计算能力。

    有趣的是,高k材料的引入还催生了一系列配套技术创新。原子层沉积(ALD)技术的成熟就是典型案例——这种能够精确控制原子级薄膜生长的工艺,正是实现高k材料均匀覆盖的关键。可以说,高k材料与先进制造工艺形成了良性互动,共同推动了半导体技术的进步。

    当我们谈论高k材料时,不应局限于氧化铪这一种物质。这个家族正在不断壮大,每种新成员都带来独特的性能特点和应用场景。

    氧化锆(ZrO₂)是氧化铪的近亲,其介电常数同样出色,且在某些工艺条件下表现出更好的热稳定性。五氧化二钽(Ta₂O₅)则以其极高的介电常数(约27-30)引人注目,特别适合对电容密度要求极高的应用。三氧化二铝(Al₂O₃)虽然介电常数相对较低(约8-9),但其优异的绝缘性能和化学稳定性使其在特定场合不可或缺。就连稀土元素氧化物如三氧化二钇(Y₂O₃)也被纳入研究范围,为未来材料选择提供了更多可能性。

    材料科学家们正像炼金术士一样,在元素周期表中寻找理想的组合。他们不仅要考虑介电常数这一核心指标,还要权衡热稳定性、工艺兼容性、界面质量等多重因素。这种全方位的评估使得高k材料的选择成为一门精妙的艺术,而非简单的参数对比。

    高k材料的应用困境与突破

    任何革命性技术的普及都伴随着挑战,高k材料也不例外。最大的难题在于与传统硅基工艺的兼容性。这些外来者往往需要特殊的沉积工艺和界面工程处理,才能与硅沟道形成理想的接触。此外,某些高k材料在高温下的稳定性问题也限制了其在特定应用中的使用。

    但正是这些挑战激发了创新的火花。研究人员开发出新型界面层材料来改善硅-高k界面质量;工艺工程师改进了沉积参数以实现更均匀的薄膜生长;材料科学家则在探索复合高k材料体系,试图结合多种材料的优势。这种持续的创新循环推动着高k技术不断向前发展。

    尤其是在传统逻辑芯片领域上面,在存储器、功率器件甚至新兴的二维材料晶体管中,都能看到高k材料的身影。这种跨领域的适应性预示着其巨大的市场潜力。

    未来的高k材料

    高k材料的引入无疑是半导体史上最重要的转折点之一。它不仅延长了摩尔定律的寿命,更重塑了整个行业的创新路径。展望未来,随着新材料、新工艺的不断涌现,高k材料的应用将更加广泛和深入。

    在人工智能、物联网、5G通信等新兴技术的驱动下,半导体行业对高性能、低功耗器件的需求将持续增长。高k材料作为实现这一目标的关键使能技术,其重要性只会与日俱增。或许有一天,我们会忘记曾经使用过二氧化硅的时代——就像我们现在很难想象没有晶体管的电子设备一样。

    这场由高k材料引领的半导体革命仍在继续。科技创新永无止境,而每一次突破背后,都是人类对极致性能的不懈追求。在这个意义上,高k材料不仅是技术进步的产物,更是推动进步的动力源泉。未来已来,而高k材料将继续在其中扮演不可替代的角色。

    2025年5月28日
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