实现7nm芯片100%国产化，将解决国内90%芯片供应需求

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“缺芯问题”一直是这两年来人们热烈讨论的话题。我们国内现在面临的不仅是全球芯片供应短缺的问题，还有芯片无法完全实现自主化生产的难题。

大家都知道，自从华为的麒麟芯片被切断供应链之后，作为主要营收业务的手机市场便跌入了低谷。不仅已经发布的新机Mate 40一再断货，新机的发布也一直在延迟。华为所面临的问题其实也是我们国内半导体市场现状的缩影。

为了制止我们的 科技 发展，坐稳自己 科技 龙头的位置，老美可谓是无所不用其极，不仅在芯片代工上卡我们的脖子，在芯片制造设备和芯片设计架构上也在不留余力地给我们制造难题。

一边喊着“贸易自由”，一边不断地修改“芯片规则”，这种不要face的事情也就只有米国佬能干得出来了。

目前我们国内所掌握的芯片制造水平还较为薄弱，除了已经发展成熟的28nm工艺，能够实现量产的最高制程也就只有14nm工艺芯片了。但这远远不够，虽然在良品率上已经能赶上台积电了，但是还是需要借助DUV光刻机才能完成，无法实现全方面的国产化。

根据市场调查数据表明，目前全球芯片市场对于芯片制程的需求有90%以上都是7nm制程，5nm及以下的制程需求量事实上并没有那么多，只是由于我们平常对手机、电脑这类的电子产品接触更多，才会觉得5nm以下制程的芯片需求量大。

其他的传统工业包括现在处于发展上风口的新能源智能 汽车 造车产业，都是采用14nm制程就能满足需求。而7nm制程也能初步满足手机的运行要求。

根据数据统计，在2021年芯片消耗总额为1.15万亿元，其中14nm制程占总额的80%，7nm制程则占了10%。也就是说，如果我们能100%实现7nm以上制程的完全国产化，起码能解决国内90%的芯片需求。

四月中旬，中芯国际发布了公告，已经完成了7nm芯片的研发设计任务，接下来将进入风险试产阶段。

在先进芯片制程工艺上，中芯国际已经可以进行28nm、14nm、 12nm 以及n+1等技术的规模量产，如今再加上7nm制程工艺的成功开发，很快我们便能实现“芯片自由”。

除了制作工艺，在国产半导体设备上，我国也已经进入了先进制程产线。4月20号，薄膜沉积设备供应商拓荆 科技 登陆科创板。

芯片制造工艺极为复杂，不仅仅只需要光刻机，还需要刻蚀机和薄膜沉积设备共同制造，这三样是芯片制造的主要设备。晶圆厂通过薄膜沉积技术制造芯片衬底上的微米或纳米级薄膜材料层，它是芯片制造的核心工艺环节。

目前从全球的薄膜沉积设备市场来看，基本被应用材料（AMAT）、东京电子以及泛林半导体（Lam Research）等国际大厂占据，继光刻机外成为国产半导体的另一“卡脖子”环节。

根据市场咨询公司 Gartner 的数据统计，应用材料占据了全球 85% 的 PVD 设备市场；全球 CVD 设备市场有七成是被应用材料、东京电子以及泛林半导体所占据，其中应用材料占30%，东京电子占19%，泛林半导体占了21%；在 ALD 设备市场上，东京电子占了全球 31%的市场份额，ASML则占了29% 。

拓荆 科技 作为国产薄膜沉积设备的龙头企业，已经成功自主研发出原子层沉积（ALD）设备、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备、次常压化学气相沉积（SACVD）设备。

这三个系列的设备已经广泛应用于国内晶圆厂 14nm 及以上制程产线，服务于中芯国际、长江存储、华虹集团、晶合集成、厦门联芯、粤芯半导体、长鑫存储和燕东微电子等国内主流晶圆厂，打破了国际上对国内市场的垄断。

同时 10nm 及以下制程产品的验证测试也已经展开。中芯国际是其最大的客户。

虽然在运营规模和企业认知度上拓荆 科技 无法与这些国际半导体设备巨头相比，但其核心技术已经达到国际水平，在国内市场其设备已经可以与海外巨头进行正面竞争，并拿下一定的市场份额。

在关键材料上，一直以来我们的光刻机都极大程度上依赖于日本进口，但现在我们已经可以实现小规模的光刻胶量产。南大光电已建成两条 ArF 光刻胶生产线，合计产能可达到 25 吨。在宁波芯港小镇南大三期的工厂也已经建成。

南大光电正在抓紧推进市场拓展工作，争取尽快实现批量销售，预计在2022 年底实现规模量产。公司初步计划是先尽可能多地实现大规模量产，完成以国产替代进口的主要任务，待到能够实现完全的国产替代后再进行品质上的优化。

从核心原材料开始进行研发，芯片被卡脖子的难题将能从根源上得到解决。

对于国内的7nm制程实现完全的国产化，大家有什么见解，欢迎在评论区互相交流。

电化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。从理论上来说，它是很简单的：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶片表面上。淀积氮化硅膜(Si3N4)就是一个很好的例子，它是由硅烷和氮反应形成的。

然而，实际上， 反应室中的反应是很复杂的，有很多必须考虑的因素，沉积参数的变化范围是很宽的：反应室内的压力、晶片的温度、气体的流动速率、气体通过晶片的路程(如图所示)、气体的化学成份、一种气体相对于另一种气体的比率、反应的中间产品起的作用、以及是否需要其它反应室外的外部能量来源加速或诱发想得到的反应等。额外能量来源诸如等离子体能量，当然会产生一整套新变数，如离子与中性气流的比率，离子能和晶片上的射频偏压等。

然后，考虑沉积薄膜中的变数：如在整个晶片内厚度的均匀性和在图形上的覆盖特性(后者指跨图形台阶的覆盖)，薄膜的化学配比(化学成份和分布状态)，结晶晶向和缺陷密度等。当然，沉积速率也是一个重要的因素，因为它决定着反应室的产出量，高的沉积速率常常要和薄膜的高质量折中考虑。反应生成的膜不仅会沉积在晶片上，也会沉积在反应室的其他部件上，对反应室进行清洗的次数和彻底程度也是很重要的。

化学家和物理学家花了很多时间来考虑怎样才能得到高质量的沉积薄膜。他们已得到的结论认为：在晶片表面的化学反应首先应是形成“成核点”，然后从这些“成核点”处生长得到薄膜，这样淀积出来的薄膜质量较好。另一种结论认为，在反应室内的某处形成反应的中间产物，这一中间产物滴落在晶片上后再从这一中间产物上淀积成薄膜，这种薄膜常常是一种劣质薄膜。

CVD技术常常通过反应类型或者压力来分类，包括低压CVD(LPCVD)，常压CVD(APCVD)，亚常压CVD(SACVD)，超高真空CVD(UHCVD)，等离子体增强CVD(PECVD)，高密度等离子体CVD(HDPCVD)以及快热CVD(RTCVD)。然后，还有金属有机物CVD(MOCVD)，根据金属源的自特性来保证它的分类，这些金属的典型状态是液态，在导入容器之前必须先将它气化。不过，容易引起混淆的是，有些人会把MOCVD认为是有机金属CVD(OMCVD)。

过去，对LPCVD和APCVD最常使用的反应室是一个简单的管式炉结构，即使在今天，管式炉也还被广泛地应用于沉积诸如Si3N4 和二氧化硅之类的基础薄膜(氧气中有硅元素存在将会最终形成为高质量的SiO2，但这会大量消耗硅元素；通过硅烷和氧气反应也可能沉积出SiO2 -两种方法均可以在管式炉中进行)。

而且，最近，单片淀积工艺推动并导致产生了新的CVD反应室结构。这些新的结构中绝大多数都使用了等离子体，其中一部分是为了加快反应过程，也有一些系统外加一个按钮，以控制淀积膜的质量。在PECVD和HDPCVD系统中有些方面还特别令人感兴趣是通过调节能量，偏压以及其它参数，可以同时有沉积和蚀刻反应的功能。通过调整淀积：蚀刻比率，有可能得到一个很好的缝隙填充工艺。

对许多金属和金属合金一个有趣的争论就是，他们是通过物理气相沉积(PVD)还是通过化学气相沉积(CVD)能得到最好的沉积效果。尽管CVD比PVD有更好的台阶覆盖特性，但目前诸如铜的子晶层和钽氮扩散层薄膜都是通过PVD来沉积的，因为现有的大量装置都是基于PVD系统的，工程技术人员对PVD方法也有较高的熟练程度。一些人建议，既然台阶覆盖特性越来越重要(尤其是在通孔边墙覆盖)，CVD方法将成为必不可少的技术。相似的争论也存在于产生低k值介质材料方面：是使用CVD方法好还是采用旋涂工艺好？

在化学气相沉积中，决定晶圆间薄膜均匀性的重要参数之一是晶圆间的气体是如何流动的。上图所示是Novellus概念下Three ALTUS系统中，一个晶圆及其基座上的SiH4集中度和钨沉积率的典型路径图。

招股书披露，拓荆 科技 成立于2010年，主要从事高端半导体专用设备的研发、生产、销售和技术服务。该公司聚焦的半导体薄膜沉积设备与光刻机、刻蚀机共同构成芯片制造三大主设备。拓荆 科技 是国内唯一一家能够产业化应用离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备、次常压化学气相沉积（SACVD）设备的厂商，也是国内领先的原子层沉积（ALD）设备厂商。

目前拓荆 科技 的产品已广泛应用于国内晶圆厂14nm及以上制程集成电路制造产线，并已展开10nm及以下制程产品验证测试，主要客户包括中芯国际、华虹集团、长江存储、长鑫存储等国内主流晶圆厂。2019年以来，拓荆 科技 前五大客户主营业务销售金额占当期主营业务收入的比重超过90%，大客户较为集中。

公开资料显示，2018年4月，河南资产通过设立嘉兴君鹏投资合伙企业（有限合伙）投资中微半导体设备（上海）有限公司（简称中微半导体），持有其408.77万股股份。2019年6月20日，中微半导体首次公开发行股票通过上交所科创板股票上市委员会审核。

为推动产业升级，河南资产通过旗下基金公司聚焦高精尖的半导体行业，先后联合国内投资机构布局中微半导体、拓荆 科技 等国内龙头企业，以及麦斯克电子、中科慧远等河南优质企业共16家，并与部分省辖市合作推动相关产业在河南省内落地。

截至目前，河南资产参与投资的半导体企业中已有2家上市、1家通过上交所科创板上市委员会审核、1家创业板IPO获受理。

责编:陈玉尧 | 审核:李震 | 总监:万军伟

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