【媒体专访】突破集成电路测试设备关键技术!这家公司助推青岛提升产业竞争力

青岛日报2022年5月3日1版

近日,致真精密仪器(青岛)有限公司被青岛日报经济新闻中心特约采访并报道,报道中指出集成电路测试设备属于芯片生产过程中的质量控制设备,也是全行业正在全力突破的“卡脖子”领域之一。毫不夸张地说,质量控制设备水平的高低,直接影响着芯片性能的优劣。致真精密仪器从磁性芯片量测设备领域这一细分领域切入,并在通用测试设备领域快速布局,将助推青岛在整个集成电路产业格局中进一步提升竞争力。

以下是报道原文内容:

突破集成电路测试设备关键技术

继芯片制造、封装测试等环节接连取得突破后,青岛集成电路产业再传好消息。前不久,致真精密仪器(青岛)有限公司研发的中国首台产业级晶圆磁光克尔测量仪近日正式上市,我国磁性芯片量产所需的光学检测设备从此实现自主可控。经第三方测评,检测速度和精度均优于国际水平。

但就在媒体纷纷找上门来报道这一成果时,致真精密仪器早已马不停蹄投入到了新产品的研发中。“今年公司要在芯片通用测试设备开发上取得突破,争取4到5款产品问世。” 致真精密仪器创始人、董事长兼首席技术官张学莹说。

集成电路测试设备属于芯片生产过程中的质量控制设备,也是全行业正在全力突破的“卡脖子”领域之一。芯片制造过程中的几乎每一道工序都要用到质量控制设备,用来对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性等做出量化描述,如薄膜厚度、关键尺寸、刻蚀深度、表面形貌等。毫不夸张地说,质量控制设备水平的高低,直接影响着芯片性能的优劣。

致真精密仪器从磁性芯片量测设备领域这一细分领域切入,并在通用测试设备领域快速布局,将助推青岛在整个集成电路产业格局中进一步提升竞争力。

保证芯片生产每道工序几乎“零缺陷”

了解了芯片制造过程中对质量要求的严苛,就自然明白了质量控制设备的重要性。

制造一颗芯片,好比在不到指甲盖大小的面积上建造一座微型城市,任何一道工序“不达标”,都会对整个产品造成巨大影响。而且,随着制程越来越先进,工艺越来越复杂,对每道生产工序的质量要求几乎是“零缺陷”。

据行业统计,工艺制程每缩减一代,工艺中产生的致命缺陷数量会增加50%,因此每一道工序的良品率都要保持在非常高的水平才能保证最终的良品率。以工艺近千道的14nm制程为例,只有保证每一道工序的良品率都超过99.99%,最终的良品率方可超过95%。

随着全球集成电路产业加速向国内转移,我国也已经成为集成电路质量控制设备增长最快的市场。根据 VSLI Research 统计,2016年至2020年国内市场规模年均复合增长率为31.6%,到2020年市场规模约为21亿美元,同比增长24.3%,在全球市场中的占比达到27.4%。但与之相对的是高端设备国产化率仍然较低。市场主要由几家垄断全球市场的国外企业占据主导地位,其中美国企业科磊半导体在中国市场的占比高达54.8%。

致真精密仪器便是该领域国产替代中的一员。2019年,身为高校集成电路专业教师的张学莹和其余4位志同道合的同事共同创立了致真精密仪器,目标是成为中国集成电路测试设备的领军者。目前,公司研发团队已有30多人,其中博士占大半。

3年7款设备问世,“学院派”团队跑出加速度

“学院派”创业的致真精密仪器,依托高校的产学研深度合作优势,用令人刮目相看的速度在磁性芯片领域站稳了脚跟。

磁性芯片又称自旋电子芯片,主要分为传感和存储两大类,在大数据、消费电子等领域应用广泛。比如,手机导航软件中指示方向的箭头,就是依靠磁性芯片来完成信号识别的。

数据显示,目前全球磁性芯片市场规模约为25亿美元。虽然在全球超过5000亿美元的半导体市场规模中,磁性芯片作为细分领域市场规模仍然较小,但随着三星、英特尔、格罗方德等国际芯片大厂开始大规模量产磁存储芯片,市场年复合增长率达到118%。

早在2020年,致真精密仪器研制出中国首款商用磁光克尔显微镜。产品不仅打破了国外垄断,还将光学、电学、磁学等技术集成在一台设备上,用户使用更方便且可以根据需求改装,价格也只有进口设备的一半。此后,致真精密仪器相继开发出高精度磁滞回线测量仪、晶圆级磁场探针台、微型MOKE磁性测量仪等产品。

前不久正式问世的国内首台产业级晶圆磁光克尔测量仪,进一步奠定了致真精密仪器在磁性芯片领域地位。磁性芯片生产过程中,需将磁性原子均匀铺在晶圆上形成纳米磁性薄膜。这相当于要在青岛的大地上平整铺满5层厚的小米粒。铺得是否平整,性能是否合乎质量标准?就要用到晶圆磁光克尔测量仪。此前,该领域一直被美国企业垄断。致真精密仪器的产品产业级晶圆磁光克尔测量仪的商业样机甫一上市,便有3家企业前来接洽。

目前,致真精密仪器的磁性芯片类产品已达7款。

加快研发进度,抢抓时间窗口

虽然从磁性芯片量测设备切入,但通用测试设备才是张学莹和致真精密仪器的“诗和远方”。

“集成电路测试设备是一个由若干细分领域组成的市场,每一个都不太大,公司要很好地生存和发展,就必须要多个方向出击。”张学莹表示,而这也是国外多数集成电路检测设备企业一直在走的路径。

目前,国内越来越多企业正在进军半导体检测设备市场。上市公司中精测电子、天准科技、赛腾股份等均有布局。成长型企业中,2021年底向科创板递交上市申请的深圳中科飞测科技股份有限公司就是其中之一。产品包括无图形晶圆缺陷检测设备系列、图形晶圆缺陷检测设备系列、三维形貌测量设备系列和薄膜膜厚量测设备系列等,已应用于国内28nm及以上制程的集成电路制造产线。该公司2020年收入达2.37亿元。在张学莹看来,行业的日益炙手可热也让致真精密仪器必须在产品研发上加快速度。“窗口期只有5年左右,如果步子慢了,就有可能在市场上彻底失去机会。”他说。

2021年,致真精密仪器获得了青岛微电子创新中心的天使轮融资。最新一轮的融资也将于今年上半年完成。资本加持下,张学莹的目标实现之路或将更加顺畅。

原文出处:青岛日报/观海新闻首席记者 孙 欣

图/文/排版:朱凯琳