5纳米，相当于头发丝直径（约为0.1毫米）的二万分之一，将成为集成电路芯片上的最小线宽。台积电计划明年进行5纳米制程试产，预计2020年量产。最近，中微半导体设备（上海）有限公司收到一个好消息：其自主研制的5纳米等离子体刻蚀机经台积电验证，性能优良，将用于全球首条5纳米制程生产线。刻蚀机是芯片制造的关键装备之一，中微突破了“卡脖子”技术，让“上海制造”跻身刻蚀机国际第一梯队。
走进位于金桥出口加工区的中微公司，就要换上公司提供的皮鞋，这家精密制造企业要求一尘不染。在洁净室门外，解放日报·上观新闻记者看到身穿白色工作服、戴着白帽子和口罩的研发人员，正在测试一台大型设备，它就是全球屈指可数的5纳米刻蚀机。只见一片片300毫米大硅片被机械手抓起，放入真空反应腔内，开始了它们的刻蚀之旅。“多种气体会进入真空反应腔，经过化学反应变成等离子气体，随即产生带电粒子和自由基，与硅片发生化学物理反应。”中微首席专家、副总裁倪图强博士说，这些化学物理反应在硅片上开槽打洞，形成令人叹为观止的微观结构——一块指甲盖大小的芯片，可集成60多亿个晶体管。
方寸间近乎极限的操作，对刻蚀机的控制精度提出很高要求。据倪图强介绍，刻蚀尺寸的大小与芯片温度有一一对应关系，中微自主研发的部件使刻蚀过程的温控精度保持在0.75摄氏度内，达到国际领先水平。气体喷淋盘是刻蚀机的核心部件之一，中微和国内企业联合开发出一套创新工艺，用这套工艺制造的金属陶瓷，其晶粒十分精细、致密。与进口喷淋盘相比，国产陶瓷镀膜的喷淋盘使用寿命延长一倍，造价却不到五分之一。
创新成功的秘诀是什么？2004年，尹志尧博士与杜志游博士、倪图强博士、麦仕义博士等40多位半导体设备专家创办了中微公司。当时，世界上最先进的芯片生产线是90纳米制程，但中微创立之初就开始研发40纳米刻蚀机，因为他们深知，集成电路产业技术迭代很快，必须超前两代开展自主研发。90纳米的下一代是65纳米，再下一代就是40纳米。拥有国际化团队，也是成功的一大原因。经过海外引进和本土培养，中微600多名员工来自十多个国家和地区。而且公司的研发团队十分完整，200多人的专业背景覆盖30多门学科，为刻蚀机研发这一系统工程奠定了基础。
凭借自主创新，中微已申请1200多件国内外专利。“因为有大量专利保护，我们已经历4次与西方国家企业的知识产权诉讼，未尝败绩。”公司副总裁曹炼生告诉记者。今年1月，国家知识产权局专利复审委基于中微提交的证据，认定纳斯达克上市公司维易科的一件发明专利无效。此后，中微经历的第三次诉讼以和解告终——他们和维易科分别在福建和纽约撤诉，握手言和。
“刻蚀机曾是一些发达国家的出口管制产品，但近年来，这种高端装备在出口管制名单上消失了。”倪图强表示，这说明如果我们突破了“卡脖子”技术，出口限制就会不复存在。如今，中微与泛林、应用材料、东京电子、日立4家美日企业一起，组成了国际第一梯队，为7纳米芯片生产线供应刻蚀机。明年，台积电将率先进入5纳米制程，已通过验证的国产5纳米刻蚀机，预计会获得比7纳米生产线更大的市场份额。
