如果說在工業化時代， 鋼鐵是工業的“糧食”， 那麼在如今的資訊化時代， “晶片”則就是現代工業的“糧食”。 早在15年前， 中國的晶片行業流傳這樣一句話， 除了水和空氣以外， 其它全是從國外進口的。
目前全球50%以上的彩電， 70%以上的智慧手機、平板電腦都在中國製造， 但是這些電子產品的晶片90%仍然依賴於進口， 中國每年進口晶片付出的代價超過2000億美元。
而為了擺脫這種尷尬的局面， 國家投入重注， 大力發展中國自主晶片。 攻克晶片製造中一個個技術難點， 這既是國家的重要戰略， 也是中國晶片產業鏈上所有人的夢想。
一張只有指甲蓋大小的晶片上， 往往集成了幾十億個元件， 精度要求達到了頭髮絲的千分之一甚至萬分之一， 涉及無數個前沿核心技術。 這也是人類精密製造的極限之一。
在高倍的電子掃描鏡下， 晶片被放大一萬倍， 你能看到它的結構就像是立交橋和高速公路，
3月11日央視財經頻道播出的《感受中國製造》第五集《中國“芯”力量》就為大家講述了三位回國創業的半導體從業者的故事， 他們都有著相似的經歷， 海歸、國家千人計畫引進的人才， 但最重要的是他們的背後， 都有閃現著中國晶片產業不斷崛起的先鋒力量。
王淑敏和她的研磨液
作為一名化學博士， 在美國學習工作的十幾年裡， 王淑敏的大部分時間都是穿著潔淨服在實驗室度過的。
這些個白色小桶裡裝的液體叫做化學機械拋光研磨液， 這就是王淑敏回國後研發的產品。
研磨液是晶片製造的一道關鍵工序——研磨過程中所需要用到的關鍵材料。
“這就像是讓劉翔以最大的速度跑百米欄， 讓他接近終點的時候， 在最後一個欄的前要以0速度停下來， 並且還不能摔倒。 這就是我們面對的難度。 ”王淑敏說：“一桶研磨液可以研磨多個晶圓， 如果研磨液控制不好， 就可能會給客戶帶來數萬甚至數十萬美金的損失。 ”
研磨液技術門檻高、研發週期長， 投入大， 目前全球只有六七家公司能夠生產。 2007年以前， 研磨液這種材料全部依靠進口。 而當時價格最高的研磨液，一桶才200升可價格高達7000美元，相當於當時石油價格的60倍。
王淑敏從2004年回國創辦了安集微電子公司，到了2007年就研發出了自己的第一款產品，成為了當時中國高端半導體材料國產化的第一例，填補了國內的空白，打破了國外的壟斷。為客戶直接帶來了少則百分十之幾，多則百分之六十的成本降低。
現在王淑敏和她的團隊經過13年的努力，已經研發出了一系列具有中國自主智慧財產權的研磨液，產品也已經的得到了國內外眾多晶片廠商的認可。並且令人欣喜的是，現在王淑敏和她的團隊已經研發出了最新的可以用於14nm工藝晶圓的研磨液。
然而令王淑敏感到遺憾的是，雖然她實現了研磨液的國產化，但是她們用來裝研磨液的包裝桶卻都還需要進口。目前國內還沒有一家企業能夠生產這種不會對研磨液產生絲毫的影響的包裝桶。
雖然近年來，中國的晶片產業發展很快，“我們也經過了十多年的國產化的努力，有一批人，有一批企業都在努力，但是晶片製造的國產化到現在也只是剛剛邁出了第一步，甚至這個第一步都是一小步！”王淑敏感歎到。
姚力軍和他的高純度濺射靶材
下圖中這個類似餅狀的金屬材料，叫高純度濺射靶材，它是半導體晶片製造中的關鍵材料。
這些高純度金屬靶材，最核心的是它的純度。一般的金屬能達到99.8%的純度，而製作晶片需要的金屬靶材純度則需要達到更高的99.9999%。
正因為金屬純度太高了，指甲輕輕一劃就會有劃痕，任何細微的瑕疵都會導致這一塊價值上萬美元的靶材報廢。所以高純度金屬靶材對於生產及包裝等各個環節要求都非常嚴格。
我們平時生活的一個立方米空氣當中，0.25微米大的灰塵顆粒物，一般有20萬個左右。而靶材清洗和包裝的淨化車間力，每立方米空氣中0.25微米大小的顆粒物必須少於100個。
金屬靶材的金屬原子被一層層濺射到晶片上，再利用特殊的工藝把它們切割成金屬導線。晶片的資訊傳輸全靠這些金屬導線。
一個小小的靶材通常可以濺射到8000-10000個晶圓，而每個晶圓又可能會切出1000個晶片，所以一個靶材可以影響到差不多1000萬顆晶片，最終可能會影響到1000萬個終端，所以靶材是非常非常重要的金屬材料。
目前全球只有四家公司掌握這種高純度濺射靶材的製造工藝。姚力軍創辦的寧波江豐電子材料股份有限公司（以下簡稱江豐電子）就是其中一家。
作為全球範圍內掌握高純金屬及濺射靶材關鍵技術的核心專家之一，11年前，已經在日本工作多年的姚力軍就回到國內創辦了江豐電子。當時，不僅在濺射靶材關鍵技術領域，中國還是空白，而且所有的高純金屬靶材都需要進口。
經過十多年的努力，現在姚力軍的江豐電子已經擁有了完整的靶材製造自主智慧財產權，已授權的發明專利超過140多項。目前全球約280家晶片企業中就有270家採用的是姚力軍的高純度濺射靶材。
“從靶材的生產工藝再到關鍵的大型生產設備都是我們自行設計的，在中國你找不到第二家。”姚力軍非常自豪的說到。
同時，在超高純金屬原材料製造方面，姚力軍也在不斷填補空白。2014年在姚力軍的高純鈦金屬製造工廠，當第一爐國產低氧超高純鈦下線時，便成功打破了日美的壟斷（當時全球只有美國的霍尼韋爾，日本的大阪鈦業和東邦鈦業三家公司能夠生產）。而生產超高純鈦的設備也是姚力軍團隊自主研發的。
尹志堯和他的晶片製造設備
研究顯示，2015-2020年中國半導體晶片產業投資額將達到650億美元，其中晶片製造設備投資額就將達到500億美元。但是中國晶片製造設備的95%都是依賴於進口，也就是說需要花480億到國外購買設備。這也使得中國晶片製造設備的國產化成為了一件非常迫切的事情。
在美國矽谷從事半導體行業20多年的尹志堯，在世界最大的百億美元的半導體設備企業——美國應用材料公司擔任總公司副總裁，曾被譽為“矽谷最有成就的華人之一”，參與了美國幾代等離子體刻蝕機的研發，擁有60多項技術專利。
然而，13年前（2004年），當時已經60歲的尹志堯放棄了美國的百萬年薪，帶領三十多人的團隊，衝破美國政府的層層審查（所有人都承諾不把美國的技術帶回中國，包括所有工藝配方、設計圖紙，一切從零開始），回國創辦了中微半導體（以下簡稱中微），他要在晶片製造設備領域與國際巨頭直接競爭，取得一席之地。
這裡是世界上防塵等級最高的精密設備生產潔淨室。這些中微工程師們正在研發製造的是生產半導體晶片的設備—等離子體刻蝕機。
等離子體刻蝕機是在晶片上進行微觀雕刻，刻出又細又深的接觸孔或者線條，每個線條和深孔的加工精度是頭髮絲直徑的幾千分之一到上萬分之一。
“在米粒上刻字的微雕技藝上，一般能刻200個字已經是極限，而我們的等離子刻蝕機在晶片上的加工工藝，相當於可以在米粒上刻10億個字的水準。”尹志堯這樣形容到。
據介紹，一個16nm的微觀邏輯器件有60多層微觀結構，要經過1000多個工藝步驟，要攻克上萬個技術細節才能加工出來。只看等離子體刻蝕這個關鍵步驟，它的加工尺度為普通人頭髮絲的五千分之一，加工的精度和重複性要達到五萬分之一。
中微在剛剛涉足IC晶片介質刻蝕設備時，就推出了65nm等離子介質刻蝕機產品，隨著技術的進步一直做到45nm、32nm、28nm等，現在16nm的蝕機產品已經在客戶的生產線上運行了。
據瞭解，在過去9個多月時間裡，中微的反應台交付量已突破400台；單反應台等離子體刻蝕設備已交付韓國領先的記憶體製造商；雙反應台介質刻蝕除膠一體機研製成功，這是業界首次將雙反應台介質等離子體刻蝕和光刻膠除膠反應腔整合在同一個平臺上。
同時，中微一些基礎的研發也不斷地跟進尖端技術，以保證產品的研發能夠緊緊跟上甚至領先於國際上的技術發展水準。據尹志堯透露，中微計畫年內對5nm工藝進行測試。
或許正是由於中微在半導體設備領域的突飛猛進，也引來了兩家國外競爭對手挑起的智慧財產權訴訟。不過，憑藉過硬的自主技術專利，中微接連獲得的勝利。
目前尹志堯的團隊能研發生產10nm到7nm的設備已經與世界最前沿技術比肩。這些團隊精英中，上百人都曾是美國和世界一流的晶片和設備企業的技術骨幹，大都有著20到30多年半導體設備研發製造的經驗。而且這些工程師們必須有著物理、化學、機械、工程技術等50多種專業知識背景。
小結：
如果把製造晶片比作蓋高樓，那麼尹志堯的刻蝕機是在“地面上挖溝砌牆”，姚力軍的靶材則是在這些溝槽裡鋪上“鋼筋”，而王淑敏的研磨液再對這些“建築”做表面處理，去除掉不需要的部分。晶片的製造涉及幾百種工藝、上千種材料，我國目前在晶片製造技術上的突破還僅僅只是邁出了一小步。
編輯：芯智訊-浪客劍
而當時價格最高的研磨液，一桶才200升可價格高達7000美元，相當於當時石油價格的60倍。
王淑敏從2004年回國創辦了安集微電子公司，到了2007年就研發出了自己的第一款產品，成為了當時中國高端半導體材料國產化的第一例，填補了國內的空白，打破了國外的壟斷。為客戶直接帶來了少則百分十之幾，多則百分之六十的成本降低。
現在王淑敏和她的團隊經過13年的努力，已經研發出了一系列具有中國自主智慧財產權的研磨液，產品也已經的得到了國內外眾多晶片廠商的認可。並且令人欣喜的是，現在王淑敏和她的團隊已經研發出了最新的可以用於14nm工藝晶圓的研磨液。
然而令王淑敏感到遺憾的是，雖然她實現了研磨液的國產化，但是她們用來裝研磨液的包裝桶卻都還需要進口。目前國內還沒有一家企業能夠生產這種不會對研磨液產生絲毫的影響的包裝桶。
雖然近年來，中國的晶片產業發展很快，“我們也經過了十多年的國產化的努力，有一批人，有一批企業都在努力，但是晶片製造的國產化到現在也只是剛剛邁出了第一步，甚至這個第一步都是一小步！”王淑敏感歎到。
姚力軍和他的高純度濺射靶材
下圖中這個類似餅狀的金屬材料，叫高純度濺射靶材，它是半導體晶片製造中的關鍵材料。
這些高純度金屬靶材，最核心的是它的純度。一般的金屬能達到99.8%的純度，而製作晶片需要的金屬靶材純度則需要達到更高的99.9999%。
正因為金屬純度太高了，指甲輕輕一劃就會有劃痕，任何細微的瑕疵都會導致這一塊價值上萬美元的靶材報廢。所以高純度金屬靶材對於生產及包裝等各個環節要求都非常嚴格。
我們平時生活的一個立方米空氣當中，0.25微米大的灰塵顆粒物，一般有20萬個左右。而靶材清洗和包裝的淨化車間力，每立方米空氣中0.25微米大小的顆粒物必須少於100個。
金屬靶材的金屬原子被一層層濺射到晶片上，再利用特殊的工藝把它們切割成金屬導線。晶片的資訊傳輸全靠這些金屬導線。
一個小小的靶材通常可以濺射到8000-10000個晶圓，而每個晶圓又可能會切出1000個晶片，所以一個靶材可以影響到差不多1000萬顆晶片，最終可能會影響到1000萬個終端，所以靶材是非常非常重要的金屬材料。
目前全球只有四家公司掌握這種高純度濺射靶材的製造工藝。姚力軍創辦的寧波江豐電子材料股份有限公司（以下簡稱江豐電子）就是其中一家。
作為全球範圍內掌握高純金屬及濺射靶材關鍵技術的核心專家之一，11年前，已經在日本工作多年的姚力軍就回到國內創辦了江豐電子。當時，不僅在濺射靶材關鍵技術領域，中國還是空白，而且所有的高純金屬靶材都需要進口。
經過十多年的努力，現在姚力軍的江豐電子已經擁有了完整的靶材製造自主智慧財產權，已授權的發明專利超過140多項。目前全球約280家晶片企業中就有270家採用的是姚力軍的高純度濺射靶材。
“從靶材的生產工藝再到關鍵的大型生產設備都是我們自行設計的，在中國你找不到第二家。”姚力軍非常自豪的說到。
同時，在超高純金屬原材料製造方面，姚力軍也在不斷填補空白。2014年在姚力軍的高純鈦金屬製造工廠，當第一爐國產低氧超高純鈦下線時，便成功打破了日美的壟斷（當時全球只有美國的霍尼韋爾，日本的大阪鈦業和東邦鈦業三家公司能夠生產）。而生產超高純鈦的設備也是姚力軍團隊自主研發的。
尹志堯和他的晶片製造設備
研究顯示，2015-2020年中國半導體晶片產業投資額將達到650億美元，其中晶片製造設備投資額就將達到500億美元。但是中國晶片製造設備的95%都是依賴於進口，也就是說需要花480億到國外購買設備。這也使得中國晶片製造設備的國產化成為了一件非常迫切的事情。
在美國矽谷從事半導體行業20多年的尹志堯，在世界最大的百億美元的半導體設備企業——美國應用材料公司擔任總公司副總裁，曾被譽為“矽谷最有成就的華人之一”，參與了美國幾代等離子體刻蝕機的研發，擁有60多項技術專利。
然而，13年前（2004年），當時已經60歲的尹志堯放棄了美國的百萬年薪，帶領三十多人的團隊，衝破美國政府的層層審查（所有人都承諾不把美國的技術帶回中國，包括所有工藝配方、設計圖紙，一切從零開始），回國創辦了中微半導體（以下簡稱中微），他要在晶片製造設備領域與國際巨頭直接競爭，取得一席之地。
這裡是世界上防塵等級最高的精密設備生產潔淨室。這些中微工程師們正在研發製造的是生產半導體晶片的設備—等離子體刻蝕機。
等離子體刻蝕機是在晶片上進行微觀雕刻，刻出又細又深的接觸孔或者線條，每個線條和深孔的加工精度是頭髮絲直徑的幾千分之一到上萬分之一。
“在米粒上刻字的微雕技藝上，一般能刻200個字已經是極限，而我們的等離子刻蝕機在晶片上的加工工藝，相當於可以在米粒上刻10億個字的水準。”尹志堯這樣形容到。
據介紹，一個16nm的微觀邏輯器件有60多層微觀結構，要經過1000多個工藝步驟，要攻克上萬個技術細節才能加工出來。只看等離子體刻蝕這個關鍵步驟，它的加工尺度為普通人頭髮絲的五千分之一，加工的精度和重複性要達到五萬分之一。
中微在剛剛涉足IC晶片介質刻蝕設備時，就推出了65nm等離子介質刻蝕機產品，隨著技術的進步一直做到45nm、32nm、28nm等，現在16nm的蝕機產品已經在客戶的生產線上運行了。
據瞭解，在過去9個多月時間裡，中微的反應台交付量已突破400台；單反應台等離子體刻蝕設備已交付韓國領先的記憶體製造商；雙反應台介質刻蝕除膠一體機研製成功，這是業界首次將雙反應台介質等離子體刻蝕和光刻膠除膠反應腔整合在同一個平臺上。
同時，中微一些基礎的研發也不斷地跟進尖端技術，以保證產品的研發能夠緊緊跟上甚至領先於國際上的技術發展水準。據尹志堯透露，中微計畫年內對5nm工藝進行測試。
或許正是由於中微在半導體設備領域的突飛猛進，也引來了兩家國外競爭對手挑起的智慧財產權訴訟。不過，憑藉過硬的自主技術專利，中微接連獲得的勝利。
目前尹志堯的團隊能研發生產10nm到7nm的設備已經與世界最前沿技術比肩。這些團隊精英中，上百人都曾是美國和世界一流的晶片和設備企業的技術骨幹，大都有著20到30多年半導體設備研發製造的經驗。而且這些工程師們必須有著物理、化學、機械、工程技術等50多種專業知識背景。
小結：
如果把製造晶片比作蓋高樓，那麼尹志堯的刻蝕機是在“地面上挖溝砌牆”，姚力軍的靶材則是在這些溝槽裡鋪上“鋼筋”，而王淑敏的研磨液再對這些“建築”做表面處理，去除掉不需要的部分。晶片的製造涉及幾百種工藝、上千種材料，我國目前在晶片製造技術上的突破還僅僅只是邁出了一小步。
編輯：芯智訊-浪客劍