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半导体设备有哪些卡脖子的核心零部件?

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薄膜沉积是芯片制造的核心工艺环节。薄膜沉积技术是以各类适当化学反应源在外加能量(包括热、光、等离子体等)的驱动下激活,将由此形成的原子、离子、活性反应基团等在衬底表面进行吸附,并在适当的位置发生化学反应或聚结,渐渐形成几纳米至几微米不等厚度的金属、介质、或半导体材料薄膜。芯片是微型结构体,其内部结构是3D立体式形态,衬底之上的微米或纳米级薄膜构成了制作电路的功能材料层。


图:PE CVD原理图 来自拓荆

以薄膜设备CVD为例说明,CVD的核心零部件一般包括射频系统及等离子体源、大气及真空传输系统、供气系统、陶瓷加工件、气体测量仪器、真空门阀、泵、供电系统、电力输送及通讯系统、加热盘A等。

完全国产化的是供气系统、陶瓷加工件、供电系统、电源和通讯系统。这类产品国内工业技术成熟,具有成本和产能优势。

国产化率较低的是大气及真空传输系统、真空阀门、加热盘A、气体测量仪器、泵等。这些产品看似不起眼,实则属于精密度极高、加工工艺难度极大,不少还需要材料的配合。


图:CVD设备的核心零部件采购金额及来源地占比

核心零部件市场仍然被美国、日本等垄断。国产化的突破不仅需要做出能够量产且稳定的半导体设备,还需要在核心零部件和材料上进行技术突破,这也是未来攻坚的重点。想造光刻机,核心的光源、镜头等核心零部件买不到,即使研发成功,也难以在工业上应用。


图:CVD设备核心零部件的来源国家

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