将突破垄断，中国半导体制造能力提升

还记得2017年的内存和固态硬盘涨价事件吗？这是内存有史以来涨价最疯狂的一年，它的涨幅甚至跑赢了楼市。无奈的是，大额的利润是被韩、日、美的垄断厂家赚去了，中国企业只能眼睁睁地看着他们躺着数钱，这其中主要原因是这个生产领域是中国制造业的短板，主要瓶颈是我们的半导体设备与材料工艺技不如人。

集成电路的芯片制造需要上千个工艺步骤，每个步骤都需要特定设备的加工。有专业人士表示，现在的问题不是设计不出来芯片，而是如果没有纳米加工能力的设备和技术，芯片将无法制造出来。集成电路行业需要产业链的协同发展，芯片制造公司要考虑推进设备和材料的本土化。欣喜的是，这一局面将有所改观，而这其中我们的钨也将有一展抱负的施展空间。

有消息显示，中国作为全球最大的集成电路消费国，随着国内新一轮集成电路投资扩产热潮的兴起，我国企业对实现国内芯片生产所需的半导体设备国产化进程又迈出了一大步，一些主要设备制造商已经取得了技术突破，例如成功开发了垂直氧化炉和化学机械抛光机等关键设备。

2017年11月30日，北方华创下属子公司北方华创微电子自主研发的8英寸立式氧化炉THEORIS O302 Move In长江存储生产线，该设备被应用于3D NAND Flash制程，这套设备先前已被中国两家大型半导体芯片生产商中芯国际（SMIC）和上海华力微电子公司的生产线所采用，其设备的加工应用领域涵盖逻辑DRAM和NAND芯片，这标志着国产设备打破了国际设备厂商的垄断，改变了近年来8英寸金属刻蚀机一机难求的艰难局面。

与此同时，另一家中国制造商CETC电子设备集团推出了新开发的可以执行抛光，清洗和晶圆传输功能的8英寸化学机械抛光（CMP）设备，物理气相沉积（PVD）设备和蚀刻机等，一系列设备能够根据国际标准设计，对硅，铜，钨，铝，氧化物，氮化物，钽和聚合物等不同半导体材料进行加工。不得不提的是，我们的钨是大规模集成电路中重要的基层材料。 

早期半导体装置中的布线例如栅极主要是由多晶硅膜形成。使用多晶硅膜是因为其可充分满足半导体装置中栅极所要求的物理特性，例如高的熔点，易于形成薄膜，易于图案化线，在氧化气氛中的稳定性，以及形成平坦化的表面。但是，随着半导体装置中的集成水平提高，栅极线宽、栅极绝缘膜厚度及结深度减小。这些减小使得难以实现多晶硅制成的栅极中所需的低电阻。而金属钨具有优良的台阶覆盖率(step coverage)和填充性，且金属钨在介质层内的扩散系数比铜的扩散系数小的多，因此通常采用金属钨作为阻挡层和栅极填充材料，目前这一应用虽然对钨的总需求量并不占多大比重，但这是一项高附加值的应用，极具意义。

应用于大规模集成电路的钨需要有非常高的纯度，要求5N以上，钨源一般为超纯钨，小编曾阅读过使用硅化钨和氮化钨的相关论文，文仲介绍到，半导体器件作为整体通常包括自对准接触部件和由不同成分的多层膜构成的栅极，钨一般用作阻挡层及各种半导体器件部件中的导体。近年来，作为较小器件几何结构的结果，金属钨已成为主要的栅极材料。

在集成电路制造中，沉积钨的工艺一般为物理气相沉积法（PVD）或化学气相沉积法（CVD）。PVD采用氮化钨，而CVD采用六氟化钨。由于物理气相沉积工艺未涉及化学反应，物理气相沉积工艺过程中的粒子易与反应腔室内的气体分子发生碰撞，使粒子运动方向随机，在通孔底部和侧壁形成的钨成核层厚度更均匀，因此，物理气相沉积法工艺形成的钨成核层的晶核品质更高，致密性更好，填充通孔的效果更好，可靠性及电学性能更强。PVD和CVD工艺需要用到超纯钨靶材。

随着工业4.0和中国智造2025概念的提出，国产半导体设备产业面临黄金发展机遇期，量子计算机，智能机器人等对半导体集成电路的需求将不可估量，这个产业未来也将成为钨业新的市场增长点。但不容忽视的是，全球半导体设备市场经过多年洗牌后，已经形成国际巨头垄断格局，国产设备厂商面临着资本、技术、人才等诸多方面的不对称竞争。

昨日，美国在新发布的《国家安全战略报告》中再次将中国列为对美的主要威胁国家之一，在经过短暂的蜜月期之后，特朗普将再次挥起大棒，首当其冲的就是中美贸易战争。这也再一次证明中国的发展需要更多的独立自主，而作为产业的后入者，我们幸运地拥有钨、稀土等战略资源储量优势，如何善用这一优势，进而形成自己的创新特色，从落后追赶到同步发展，最终突破发达国家的垄断，是中国制造业最重要的任务。（中钨在线：伟平）

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