國產(chǎn)0.8微米工藝集成電路生產(chǎn)線,與其說是為了振興國家的電子產(chǎn)業(yè),不如說是為了解決有無問題。
在沒有市場(chǎng)需求的前提下,僅憑借科研院所和國防工程的訂單,中科院微電子中心根本吃不飽。為了開發(fā)0.8微米工藝的技術(shù),國家歷時(shí)三年時(shí)間投入了五個(gè)億的資金,才最終完成了整套設(shè)備的研發(fā)。但向國內(nèi)供應(yīng)的設(shè)備價(jià)格,最貴的光刻機(jī)也不過才百萬人民幣而已。
這條生產(chǎn)線不僅僅是需要解決光刻機(jī)的問題,像是等離子刻蝕、氣象沉淀設(shè)備,這些都是核心設(shè)備。此外像是擴(kuò)散爐、離子源,挑片、舉片機(jī),焊接機(jī)、鍍膜機(jī)、清洗機(jī),一塊不起眼的集成電路如果想走下生產(chǎn)線,起碼要經(jīng)過上百道工序,歷時(shí)十幾、幾十個(gè)小時(shí)不可。
這還只是芯片生產(chǎn)的前道工序,若是再算上封裝、測(cè)試等后道工序,設(shè)備清單能再增加幾倍的長度。
這些哪怕全部都是國產(chǎn)設(shè)備,建設(shè)一條集成電路生產(chǎn)線,也至少需要十幾億人民幣。
在這樣高的投入和稀薄的產(chǎn)出面前,中科院微電子中心的生意可想而知。哪怕是面對(duì)他們認(rèn)為“大言不慚”的泛翰研究院,只要拿出真金白銀來,產(chǎn)品也一樣是照賣不誤。
從1995年上半年0.8微米工藝技術(shù)定型,實(shí)際上中科院微電子中心最大的買家,就是泛翰研究院。周碩前前后后下了三條生產(chǎn)線。價(jià)值將近一個(gè)億的訂單。結(jié)果搬空了微電子中心的倉庫,也不過才湊齊了一條半生產(chǎn)線而已。至于三條線全部配齊。起碼也要到1996年了。
但作為國家研究機(jī)構(gòu),微電子中心仍然是該賣設(shè)備賣設(shè)備,該罵你一樣罵你。沒辦法,誰叫人家是國內(nèi)最權(quán)威的半導(dǎo)體研發(fā)機(jī)構(gòu)。如果從級(jí)別上來看,說它是中國半導(dǎo)體學(xué)界的武林盟主也不為過……
當(dāng)然哪怕只是一條生產(chǎn)線,若是日本尼康的產(chǎn)品月產(chǎn)量也能達(dá)到三萬片。若是荷蘭阿斯麥的產(chǎn)品,月產(chǎn)量五萬片也毫無問題。但國內(nèi)技術(shù)不論是良品率還是自動(dòng)化程度,都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及這兩家。尤其是0.8微米工藝基礎(chǔ)上倉促改造而來的0.5微米工藝生產(chǎn)線。良品率更是在原本就不高的產(chǎn)量上跌了一大截。
“周桑,nand閃存的生產(chǎn)相關(guān)工藝就是如此了。雖然你們的設(shè)備要比我們東芝的差一些,但完成生產(chǎn)流程是沒有問題的?!敝写迩鐦浞戳艘幌孪嚓P(guān)設(shè)備的參數(shù)設(shè)計(jì),肯定的說道。
東芝雖然不怎么看得上這樣的小生意,但多少秉持著日本人的謹(jǐn)慎性格,還是派來了一個(gè)靠譜的技術(shù)人員。在中村晴樹的指導(dǎo)下,集成電路設(shè)計(jì)方案直接使用了東芝的技術(shù)。掩膜、光刻和擴(kuò)散、沉降等技術(shù)參數(shù)經(jīng)過不斷的調(diào)試,也都已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。
在中村晴樹認(rèn)可之后,周碩也有些興奮的向光刻機(jī)前的麻友公點(diǎn)了點(diǎn)頭。
麻友公操作著設(shè)備,將已經(jīng)拋光和清洗完畢的晶圓,放入到光刻機(jī)中。接下來的工作,就不再是需要人為干預(yù)的了。
何況蜂巢實(shí)驗(yàn)室作為泛翰研究院的核心實(shí)驗(yàn)室。也不方便讓中村晴樹一個(gè)日本人呆太久,周碩連忙將他送了出去。
十三個(gè)小時(shí)之后,完成了八十三道工序的晶圓,經(jīng)過最后一次清洗終于完成了它的加工歷程,安靜的躺在了實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。
此時(shí)。蜂巢實(shí)驗(yàn)室的十四位研究員全部聚集一堂,都圍攏在負(fù)責(zé)測(cè)試用的測(cè)頻儀前面。就像cpu在出廠之前。需要先進(jìn)行測(cè)試一樣。芯片在制造過程中,總是難免會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題,導(dǎo)致一些殘次品或者缺陷。這時(shí)候,就要通過測(cè)頻確定它們的質(zhì)量。
有缺陷的芯片被制造成低頻的cpu,通過邏輯屏蔽掉一部分功能,作為低端產(chǎn)品進(jìn)行出售。而沒有缺陷的cpu則以完整的功能,作為高端產(chǎn)品進(jìn)行出售。所以才會(huì)有一些cpu產(chǎn)品通過開核,來獲得更好、但更不穩(wěn)定的性能。
和cpu檢測(cè)一樣,nand內(nèi)存在封裝之前,也需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。不僅要獲得其具體的性能數(shù)據(jù),也要通過產(chǎn)品的缺陷推導(dǎo)制造工藝存在的問題。
一張200mm的晶圓上,這時(shí)表面上已經(jīng)布滿了流光溢彩的花紋。這是通過氣象沉淀,附著在晶圓上面的有色金屬。這張晶圓上面密密麻麻的分布著30塊芯片所需要的集成電路,通過對(duì)它們的測(cè)試,將可以得到這條0.5微米工藝生產(chǎn)線運(yùn)作的具體數(shù)據(jù)。
“合格,合格,不合格,合格,不合格……”
30塊芯片的集成電路,不斷的完成測(cè)試。每一次合格,都能激起周圍研究員們激動(dòng)的歡呼,每一次不合格,也都能讓他們發(fā)出沮喪的嘆息。
“一共是21塊合格的芯片,良品率70%?!甭橛压行┢v的把頭從儀器前抬起來,如釋重負(fù)的說道。
70%的良品率,若是放在20年后,根本沒有盈利的可能。哪怕是在1995年,也仍然極大的落后于美、日晶圓廠的平均水平。但如果放在國內(nèi),和908工程或者其他的國企晶圓廠,這已經(jīng)是非常了不起的進(jìn)步了。當(dāng)然,國內(nèi)的晶圓廠本身運(yùn)轉(zhuǎn)成本低,再加上產(chǎn)量稀少,倒也不愁賣。像是一些軍工方面的晶圓廠,更是不用在乎經(jīng)濟(jì)規(guī)律這種事情。哪怕30%的良品率,也一樣是用不完。
然而即使如此,周碩仍然失望的搖了搖頭說道:“70%的良品率這還是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù),大規(guī)模生產(chǎn)中還會(huì)進(jìn)一步降低。若是使用國產(chǎn)線,初期能達(dá)到50%的良品率,就要阿彌陀佛了?!?br/>
麻友公點(diǎn)了點(diǎn)頭,無奈的說道:“這也是沒有辦法的事情,咱們國家不僅是設(shè)備和技術(shù)不行,生產(chǎn)管理上面缺課也很嚴(yán)重。晶圓廠作為最接近實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的工廠,對(duì)工人的文化程度要求很高。沒有科學(xué)和嚴(yán)格的管理,大規(guī)模生產(chǎn)中良品率低下是必然情況?!?br/>
周碩皺了皺眉,說道:“咱們現(xiàn)在這一條生產(chǎn)線,50%的良品率再加上磨合期,月產(chǎn)能達(dá)到8000片恐怕就已經(jīng)很值得欣慰了?!?br/>
他嘆了口氣,點(diǎn)頭道:“就這么先干起來吧,萬丈高樓平地起,這個(gè)過程無論如何是免不了的?!?br/>
10月中旬,沉寂了半個(gè)月的泛翰研究院突然召開了記者發(fā)布會(huì)。這如同在平靜的湖面上,扔進(jìn)了一顆大石頭,頓時(shí)掀起一陣軒然大波。
發(fā)布會(huì)還沒有開始,這就已經(jīng)在半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)形成了新聞效應(yīng)。對(duì)泛翰研究院將會(huì)如何證明自己的清白,業(yè)內(nèi)人士也是眾說紛紜。
有說要公布技術(shù)細(xì)節(jié)的,有說要請(qǐng)德高望重老專家進(jìn)行技術(shù)鑒定的,有的甚至說泛翰集團(tuán)應(yīng)該把技術(shù)無償提供給國家使用……
只有極少數(shù)人,覺得泛翰研究院可以發(fā)布一款使用0.5微米工藝的芯片,這樣究竟有沒有掌握技術(shù),自然一目了然、任何質(zhì)疑也就都不攻自破。
但絕大多數(shù)人卻并不看好泛翰研究院能夠推出0.5微米工藝的芯片,每一次工藝的改進(jìn),對(duì)集成電路設(shè)計(jì)都是一次考驗(yàn)。并非是把0.8微米條件下設(shè)計(jì)的集成電路,縮小線寬之后就能用在0.5微米工藝上面。
這里涉及到的電壓、磁場(chǎng)、效率等等條件,都要求工藝改變,設(shè)計(jì)就必須改變。而1995年國內(nèi)或許能造出0.8微米工藝的芯片成產(chǎn)線,卻根本找不到0.5微米工藝的集成電路產(chǎn)品。這本來就是正?,F(xiàn)象,一個(gè)國家連一條0.5微米工藝的生產(chǎn)線都沒有,又怎么能培養(yǎng)的出來0.5微米集成電路的設(shè)計(jì)師呢?國內(nèi)的高級(jí)ic設(shè)計(jì),也是要等21世紀(jì)之后,在眾多海龜帶來的經(jīng)驗(yàn)幫助下才發(fā)展起來的。
周碩每每在想到國內(nèi)的集成電路設(shè)計(jì)能力的時(shí)候,都要重重感嘆一下日本人的奸詐。當(dāng)然,在電子產(chǎn)業(yè)上,中國不光吃過日本人的虧,還吃過韓國人的虧、美國人的虧……
在歷史上,明年,也就是1996年中國動(dòng)用舉國之力的909工程上馬。從日本nec引進(jìn)了0.5微米工藝芯片生產(chǎn)線,建成之后原本是準(zhǔn)備自力更生生產(chǎn)內(nèi)存的。一方面當(dāng)時(shí)內(nèi)存市場(chǎng)上賣的好,另一方面也是翻遍了國內(nèi)竟然沒有一款0.5微米工藝的芯片設(shè)計(jì)可以用來生產(chǎn)。這時(shí)候也只有工藝簡單、設(shè)計(jì)成熟的內(nèi)存能頂上去了。
就在909工程建成,內(nèi)存生產(chǎn)出來供應(yīng)市場(chǎng)之后,國際內(nèi)存市場(chǎng)竟然發(fā)生了價(jià)格大滑坡!華虹的內(nèi)存生產(chǎn)線立刻就產(chǎn)生了極大的虧損,nec這時(shí)候提出華虹可以給nec代工,只要讓nec入股華虹即可。在現(xiàn)實(shí)的市場(chǎng)規(guī)律面前,華虹不得不咽下了這枚苦果。
但要注意的是,當(dāng)時(shí)內(nèi)存生產(chǎn)量最大的國家,其實(shí)正是日本!這里面的貓膩,自然顯而易見。若非后來nec自己玩死了自己,中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的命根子華虹,說不好還真的要成了nec的打工仔。
有的時(shí)候真的不能不感嘆,我們的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),多少還是有些氣運(yùn)的??!我們失敗過,但終究還是挺過來了。只要最后能夠重新站起來,那些失敗和教訓(xùn),就是我們通往成功的養(yǎng)料。