9月15日美國對華為的芯片禁令正式生效，華為麒麟高端芯片陷入斷供局面。在大限之前，華為還派專機去搶運聯(lián)發(fā)科的芯片，而這些芯片最多維持半年之久。這兩年，關于芯片、光刻機等半導體產(chǎn)業(yè)的資訊往往容易牽動人心。

  同樣在9月，全球芯片行業(yè)發(fā)生史上最大金額并購交易。美國芯片制造巨頭英偉達斥資近400億美元(約合2700億元人民幣)，宣布從日本軟銀集團手中收購英國芯片設計廠商ARM。ARM是英國最具科技力量的代表公司，分量與中國的華為相當。如果收購成功，意味著美國將進一步掌控芯片上游的關鍵領域。

  中國投9.5萬億發(fā)力半導體，期望破局

  目前，無論是半導體芯片還是集成電路板，中國都是世界最大的消費市場，每年進口的集成電路價值超過3000億美元。將來中國還會大力發(fā)展5G、微電子、高速通信、智能汽車、高端制造設備等，對芯片和集成電路板等半導體材料產(chǎn)品的需求，有望進一步增長。

  為了擺脫外國對我國在半導體材料產(chǎn)品的限制，政府已經(jīng)把這項任務擺到重要戰(zhàn)略位置，并將在“十四五”規(guī)劃里面體現(xiàn)。近日有媒體稱我國將舉全國之力發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè)，2025年前將投放9.5萬億人民幣(1.4萬億美元)投入半導體產(chǎn)業(yè)，這項任務的優(yōu)先程度，“如同當年制造原子彈一樣”。力求五年后，國產(chǎn)半導體材料產(chǎn)品自產(chǎn)率可達70%。

  半導體材料與激光制造

  目前我國也擁有一定的半導體材料制造能力，但就是在精度、工藝制程方面與發(fā)達國家領先水平差了至少兩代的技術。因此高端精密制造技術將是我國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要因素。

  半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展會帶來產(chǎn)線擴產(chǎn)，2017-2020這4年間，全球預計新建62條晶圓加工線，在中國將新建26座晶圓廠，中國將成為全球新建晶圓廠最積極的地區(qū)。制造產(chǎn)線的擴產(chǎn)必將帶來半導體加工設備的需求，光刻機、刻蝕機、薄膜沉積設備、離子注入機等，半導體設備是半導體制造的基礎。行業(yè)內(nèi)有一句話：一代設備、一代工藝、一代產(chǎn)品，設備為先。有什么樣的設備才能做出什么水平的產(chǎn)品!

  激光技術相關設備是半導體加工設備的重要部分，包括光刻機、激光刻蝕機、激光劃片機、激光打孔機以及激光精密切割機等。激光光束以其非接觸式、高效、氣化、刻蝕等效果，在處理半導體材料時有著獨特的效用。

  硅基晶圓激光切割

  許多硅基材料的晶圓切割已經(jīng)由原來機械切割發(fā)展到激光精密切割，激光技術具有高效、切割平滑、一次成型、免除復雜二次加工等優(yōu)點，同時產(chǎn)生較少的污染廢棄物。早期的激光切割晶圓采用了納米紫外激光，紫外激光具有冷加工的特點，熱影響較小。近幾年，由于設備的升級，逐漸轉(zhuǎn)向了超快激光，目前以皮秒激光為主。隨著超快激光器功率逐漸提升，未來有望過渡到使用紫外皮秒激光甚至是飛秒激光實現(xiàn)更精密、更快的加工。

  約莫十多年前，日本濱松光子公司開發(fā)出全世界最早的激光“隱形切割法”，在晶圓切割實際應用上前景可期。此方法是將部分透明的激光光斑聚焦在板材內(nèi)部接近晶圓表面之處，并沿著預定方向?qū)Σ牧弦l(fā)可控制的破壞。當材料內(nèi)部具備的功率密度足夠，會形成一條微裂紋、點缺陷的線，與制作紀念品的玻璃半成品內(nèi)部3D激光打標雷同，且如同任一種劃線法，施加內(nèi)部缺陷后必須再進行劈裂作業(yè)。

  近年來，中國的廠商也越來越多地成功研制激光隱形切割設備，如大族顯示與半導體，蘇州德龍激光等。今年5月，媒體報道了中國電子旗下中國長城鄭州軌道交通信息技術研究院和河南通用智能裝備有限公司聯(lián)合攻關，研制成功半導體激光隱形晶圓切割機。該設備采用特殊材料、特殊結(jié)構(gòu)設計、特殊運動平臺，可以實現(xiàn)加工平臺在高速運動時保持高穩(wěn)定性、高精度，運動速度可達 500mm/s。國際上先進水平切割速度可高達600 mm/s，具體的結(jié)果還跟材料性質(zhì)、厚度與激光器功率參數(shù)相關。

  未來我國半導體產(chǎn)業(yè)將會迎來高速發(fā)展期，除了帶來大量設備需求，在晶圓材料的加工批量將會成倍增長，對激光精密加工，尤其是超快激光器的需求量是非?？捎^的。

  在可預見未來幾年，半導體材料、觸摸屏、消費電子零部件制造等將會是超快激光工業(yè)應用最為重要的幾個領域，其中半導體材料的切割、刻劃、打孔等應用將會很大。如今國產(chǎn)超快激光光源快速發(fā)展，20瓦的皮秒激光器已經(jīng)從原來約一百萬降到不到40萬，接著精密激光設備采購成本也會下降。這對即將到來的半導體產(chǎn)業(yè)大發(fā)展是一個利好，每年可產(chǎn)生千臺量級的超精密激光設備需求。

  超快激光設備加工效果的穩(wěn)定與熱能量控制有重要聯(lián)系，廣州特域機電有限公司今年推出了用于皮秒、飛秒、納秒等超快固體激光器冷卻的冷水機——CWUP-20激光冷水機。

  CWUP-20這款冷卻設備溫控精度為±0.1℃，制冷技術已經(jīng)趕上了外國領先水平。特域機電順應超快激光精密加工的發(fā)展勢頭，經(jīng)歷多年攻關研發(fā)，終于成功研發(fā)出這款超快激光冷水機，為行業(yè)帶來福音，這將為我國未來超快激光規(guī)模應用提供可靠的冷卻解決方案。

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