EDWARDS真空系统，陪半导体制造企业走进先进制程

在半导体制造过程中，经常涉及纳米级别的物理或化学反应，在这种情况下，若处于通常的大气状态将很大程度影响半导体质量。

以外延生长为例，在常规环境下，晶体表面将接触几亿个气体分子，会阻碍外延层的有序排列，引入大量缺陷。合适稳定的真空度将为半导体的卓越性能提供有利基础。

如何在半导体制造过程中获得高质量的真空环境？哪些半导体制程可能会用到真空泵？随着半导体产业的发展，真空设备领域会面临哪些新的挑战？中国真空设备市场与国外相比有何区别？

本期我们邀请到埃地沃兹贸易（上海）有限公司应用技术总监马震先生，听他谈谈真空系统在半导体制造中的应用及未来趋势。

芯片揭秘&SEMI-第244期：真空质量VS半导体精度真空系统陪半导体制造企业走进先进制程.m4a
12:39
来自芯片揭秘

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真空泵如何伴随半导体发展？它的挑战在哪里？
举国体制，让成熟的技术高速发展。
未来趋势无需预判，健康的发展方向才是重点。

真空泵如何伴随半导体发展？它的挑战在哪里？

幻实（主播）

本期我们邀请到了埃地沃兹贸易（上海）有限公司应用技术总监马震先生，下面请马总给大家打个招呼！

马震（嘉宾）

大家好，我是埃地沃兹应用技术经理马震。Edwards成立于一百零二年以前，是一家百年老字号企业，我们刚一开始是做关于真空、泛半导体行业的普通油泵。半导体行业的逐渐发展对干式真空泵有了越来越强烈的需求，真空泵有了更多的发展方向，Edwards是一家能够及时响应客户需求不断更新产品的企业，是伴随着半导体行业发展一路走到现在的为数不多的企业之一。

幻实（主播）

半导体出现的时间并不长，而你们一直在陪伴半导体发展。能否请您跟我们科普一下“真空环境”在半导体环节中解决哪些问题。

马震（嘉宾）

真空就相当于把一个密闭容器里的一部份分子去除，那么剩余的分子会有更宽松的环境，这一部分有宽松环境的空间就叫真空，去除的分子数越多，真空度就越大。半导体行业是一个非常精密的行业，不能有大量的无规则分子在生产的环境中存在，一定要尽可能的把没有用的分子去除，具体可能要去除到只剩下万分之一的水平。

达到将近万分之一的真空度并且长期维持，是半导体行业对真空需求的主要挑战。

幻实（主播）

你们提供的设备摆在晶圆厂哪里？我们平时能不能看到？

马震（嘉宾）

我们的真空设备体积有家用电冰箱一半大，是生产晶圆设备的附属设备，一般在主机台这一层可能看不到，在附属机台那一层就会看到大量的真空设备。

不同型号的干式真空泵 （图源：埃地沃兹官网）

幻实（主播）

我想知道真空设备要达到什么标准，这个行业的趋势是怎样的？

马震（嘉宾）

很高兴看到越来越多的行业专家开始关注除了主机台生产以外的其他附属设备（包括真空设备）。

所有半导体的工厂环境需要非常接近，千级、百级、十级是对空气颗粒度的要求，但是真空需要达到万分之一的压力，这个级别几乎是0级的，达到一个非常洁净的环境。

洁净的环境有两点不同的要求：

第一、要稳定的维持在这个低压的环境，稍微的压力回升，就意味着杂余的分子会扩散回来，破坏掉洁净的环境。

第二、真空泵在没有运作起来以前，是暴露在大气里的，所以我们的真空设备以及相关的电气控制设备，它的污染程度不能高于它所处的洁净环境，这就要求真空泵在制造过程中也要像生产F1赛车一样在一个洁净的环境里面去生产，所以这个是半导体真空泵面临的两个主要挑战。

幻实（主播）

您刚刚强调了半导体真空泵，是不是半导体级别的真空泵要求难度是远超于其他行业的呢？

马震（嘉宾）

是的，除了我们刚才说的两点以外，还有一些半导体固有的行业属性。比如说半导体真空泵要符合半导体的基本准入要求，这里面包括安全要求，泵过热的地方人是不能随意触碰的，所有接地的地方要集合到一个点，要符合接地要求。还有它的供电要求，如果电压瞬间有波动，真空泵要抗住一定范围内电压波动的冲击，不能产生任何额外的故障等等。

幻实（主播）

半导体行业现在越来越向着5纳米、3纳米的小线宽制程去发展，对杂质的控制和环境的洁净要求又是一个新的量级，你们作为这个行业的领头羊，会面临什么样的挑战，你们怎么看待半导体产业的发展趋势？

马震（嘉宾）

长期以来我们十分关注半导体前沿主机台的生产厂家，在他们研发下一代产品时，我们会深度介入，主动的和他们做技术交流。某种程度上，真空厂商要做一个先行者，就是要在半导体行业有需求之前完成真空环境的验证，否则各厂商很难下定决心在工艺材料和工艺压力上朝向这条路上走下去。

举国体制，让成熟的技术高速发展

幻实（主播）

Edwards是怎样进入半导体产业的呢？

马震（嘉宾）

我在Edwards这10年，恰恰是中国半导体和液晶面板高速成长的十年，其实我们中国分公司初期主要客户并不是在半导体行业，而是在液晶面板行业。液晶面板同样也需要真空度，我们适应这个需求会研发越来越大的泵，因为液晶面板行业随着世代的增加，玻璃需要越做越大，我们的泵也跟着做的越来越大。

发展到中期，半导体行业里边发生了一件影响比较深远的事情，就是我们突破了28纳米的技术。大概在7年以前，28纳米的技术还是比较神奇的技术，得益于锗硅外延设备和浸没式曝光机的引入，这个技术变得像家常菜一样，我们国内抓准了时机，引入了很多32纳米、28纳米的制程，半导体行业异军突起，一下子涌现了很多半导体的新厂，我们抓准这个时机带着液晶面板行业的经验，带着我们与国内相关主流供应商磨合积累的经验，完全的贴融入了中国的半导体市场，并取得了相当不错的业绩。

干式真空泵行业发展的机遇和挑战 （图源：普华有策）

幻实（主播）

是的，国家在大力支持半导体行业，也出现了建厂潮，我觉得您见证了这个时代。在您看来中国市场和国外市场比起来有什么区别吗？

马震（嘉宾）

中国的半导体行业和韩国的半导体行业比较类似，几乎算是集合全国的力量办大事。我们成功的例子有高铁、公路等基础建设，所以半导体全产业链的建设我们国家是一定能完成的，韩国也是一样，但是韩国相应的体量比较小，他举国体制可以成就三星，可以成就海力士，但是中国的举国体制可以做出来一整条产业链，相应的其他几个国家就并不是举国体制，所以他们想做一件事，需要长时间的酝酿和融资。

我国的举国体制可以就让成熟的技术得到高速的发展，但是这种体制下面稍微有一点隐忧，就是很难取得突破，我可以短时间内爆发。但是如果无法在某一个技术点上及时突破，比如说EUV光刻机，一旦被卡住脖子，就很难有后续的建树。

韩国三星因为和ASML合作突破了EUV极紫外曝光技术，就可以沿着更小的线宽方向做下去，我们国家其实也在做这件事儿，但还没有做成，被某些原因耽搁了，但是我们Edwards配套ASML的EUV极紫外光刻的附属设备，已经如期安装到了指定的工厂里边去了。

未来趋势无需预判，健康的发展方向才是重点

幻实（主播）

马总您作为行业的前辈，一直也在做这个行业，最后我想问问您，能不能跟我们讲讲你对未来趋势的判断？

马震（嘉宾）

芯片的发展方向其实不用预测，很多媒体和研究机构早已经给出了大量文章，未来的7纳米、3纳米、2纳米，甚至1纳米，已经在实验室里成熟了，只是要考虑成本和时机的问题，更重要的是这些芯片做出来以后，有什么具体的应用场景。其实这些芯片是为5G的推广，为一些健康产业，为未来的AI数据交换做准备的。

我比较担忧的是未来 AI智能的计算力有多少比例会用于无价值的应用，比如大量的运算力都被白白的放到虚拟货币的炒作上。如果这些算力放到该去的地方，会对半导体行业起到拉动作用，它放到比特币里面去，其实就是进到一个黑洞里。

我觉得半导体行业未来是非常光明的，随着人们对AI和健康产业的关注，未来芯片需求会提升一个数量级。

幻实（主播）

好的，也谢谢您对半导体行业提出的一个非常积极正面的看法，我相信这个行业内大部分的从业者也很希望听到这样有共识的声音。因为毕竟这个行业之前不是那么被关注，大家都挺辛苦的，发展也不是特别好，所以今天我觉得非常开心能跟行业的前辈一起来探讨，马总给我们说个您的呼吁或者是建议来结束我们今天的交流吧。

马震（嘉宾）

好的，我希望媒体能够更多的传播我们半导体行业的信息给大家，尤其是年轻人，也希望越来越多的年轻人不再对半导体感到陌生，而能够加入半导体的团队里面来。半导体是一个非常朝阳的产业，希望等我们这一代人退休的时候能有更多年轻人顶上，为半导体产业的成长贡献更高的动能。

干式真空泵是半导体各制程中必备的通用设备，应用于单晶拉晶、Load-Lock、刻蚀、CVD、原子层沉积（ALD）、封装、测试等清洁严苛的制程。受益于近年来集成电路产业的稳定增长，干式真空泵产业也保持着持续稳步的发展态势。

以 12 英寸晶圆生产线为例，每 3.5 万片/月产能需要约 2,000 台真空泵。2019 年全球晶圆在运产能折合12 英寸约 869 万片/月，假设存量干式真空泵每年更换20%（晶圆制造企业对干式真空泵的折旧年限一般为 5 年），按单台干式真空泵均价 10 万元估算，2019 年全球集成电路领域干式真空泵存量替换市场规模约 100 亿元。

截至目前，发达国家的半导体相关产业已全部使用干式真空泵，我国近年来也呈现明显的干式真空泵替代油泵的趋势，国内的高端半导体行业已基本使用干式真空泵。相信在各个厂商的共同努力下，半导体行业必能向更高水平的工艺迈进。