据央视财经,在《对话》中,当被提问“中微为什么能在泛林和应用材料垄断的刻蚀机装备设备供应中,撕开一个口子闯进去”时,中微半导体设备(上海)股份有限公司董事长兼总经理尹志尧表示,中微公司首创的甚高频去耦合反应离子刻蚀技术,三年后被国际三大设备公司全部效仿,现在全球100%的CCP刻蚀机都采用这一技术。双台机设计也是中微首创,能节省30%以上的材料成本,售价远低于国际供应商且性能更优。
1944年出生的尹志尧,1956年考入北京市第四中学,与中芯国际前董事长江上舟为校友。在经历了中国科学技术大学化学物理学士学位、北京大学化学系就读研究生的学术历练后,尹志尧在二十世纪八十年代踏上硅谷。

那时正是张忠谋在德州仪器崭露头角、英特尔确立半导体霸权的黄金时代,尹志尧先后在英特尔、泛林半导体和应用材料等半导体巨头工作了近20年,他亲手参与了多代刻蚀机的研发,是几代等离子体刻蚀技术及设备的主要发明人和工业化应用的推动者之一,这些机器如今仍有在全球各地的生产线上运作。
刻蚀,是芯片制造三大核心工艺(光刻、刻蚀、薄膜沉积)之一。就像光刻机被视为半导体制造突破先进制程的关键设备,台积电、中芯国际、海力士等晶圆制造巨头在推进更先进的制程时,必须依赖高精度的等离子体刻蚀技术,在硅片上雕琢出数以百亿计、深宽比极大的微观沟槽。
凭借自己的勤奋和聪明,在泛林半导体,尹志尧主导研发的“彩虹号”电容性介质等离子体刻蚀机,助力泛林半导体确立了市场和技术领先;在应用材料,他作为企业副总裁、刻蚀产品事业部总经理、亚洲总部首席技术官,几乎参与了当时最重要的几代刻蚀设备研发。
在硅谷的20年里,尹志尧个人拥有超过80项美国专利,被公认为等离子体刻蚀技术领域最有影响力的专家之一。
如果说光刻是在硅片上画出极其精细的电路图纸,那么薄膜沉积就是负责在硅片表面铺上一层薄膜,刻蚀则在硅片上雕刻出微观的沟槽,按照图纸去掉不该有薄膜覆盖的地方,随着芯片制程从28纳米向更先进制程演进,这种微观雕刻的难度呈几何级数增长。
在总结刻蚀工艺在芯片制造中的核心地位时,尹志尧解释说,实现极高精度的“微观雕刻”能力对于半导体产业跨越物理极限至关重要。从早期的65纳米、40纳米,到如今攻坚的5纳米、3纳米,每一代制程的演进都离不开刻蚀机的精准作业。
他将微观加工比作“剪窗花”:薄膜沉积负责提供“红纸”,光刻机负责在纸上画出“花纹”,而等离子体刻蚀机则充当那把极其精密的“剪刀”,负责去掉不该有的部分,最终刻画出一层层的微观结构。
尽管光刻机始终被视为三大工艺的“老大”,但随着制程进入14纳米以下,即使是极紫外(EUV)光刻机的波长也难以直接画出更细的线条。此时,行业必须通过多重模板技术,利用刻蚀机和薄膜的配合进行处理,将线条由粗变细。
到今天,刻蚀技术的每一次突破,都直接为先进制程量产清除了障碍,而芯片性能的提升又反过来对刻蚀工艺提出了更严苛的要求,形成了推动摩尔定律前行的循环。
2004年,尹志尧听从时任上海市经委副主任江上舟的劝导,辞去了当时全球最大的半导体设备商应用材料公司副总裁的工作,回到上海创办中微半导体设备公司,研究半导体刻蚀工艺设备,将余生交付给中国的半导体事业。
中微初创时,面对的是已经建立了数十年专利壁垒和市场霸权的国际巨头,处境极其艰难。
面对这种近乎窒息的压制,尹志尧并未选择按部就班地补短板,而是提出必须在技术路线上实现创新与差异化,直接实现赶超。例如,针对困扰行业20年的等离子源难题,中微首创了将高频和低频交流射频全部加在下电极的“去耦合反应离子刻蚀”概念,这一技术领先了国际巨头数年,甚至引发了后续的行业跟进。
在设备结构上,中微更是剑走偏锋,研发出“双反应台同时加工”的巧妙设计。这种在一个反应器内实现两片晶圆同时操作的方案,让生产效率在同样的占地空间内实现了翻倍。
2007年6月,中微公司首台双反应台CCP刻蚀设备研制成功,交付国内客户。该台刻蚀机可应用于12英寸晶圆产线,覆盖65纳米至45纳米的芯片生产,实现了国产高端刻蚀设备从0到1的突破。正是凭借这种与众不同的技术创新路线,中微成功地在市场中为中国半导体设备争得了一席之地。
中微公司在刻蚀领域异军突起,迅速引起了国际巨头的警惕。对于领先者而言,诉讼是遏制潜在竞争对手最廉价且有效的手段。
2007年10月,应用材料公司首先发难,在美国联邦法院起诉中微,指控其侵犯专利并窃取商业秘密。随后,泛林集团也对中微提起诉讼,当时的中微规模尚小,资金捉襟见肘,面对市值百倍于自己的对手,外界普遍认为这家初创公司难逃夭折命运。
然而,尹志尧展现出了典型工程师式理性。他在内部推行严苛的“净室”研发流程,要求研发人员在设计之初就进行详尽的专利规避,确立技术路径的独立性。此外,他不惜斥资2500万美元聘请顶尖律师团队,对公司内部的海量文档进行详细核查,以自证核心技术完全属于自主研发,绝非源自前东家应用材料。
在长达数年的拉锯战中,中微不仅在法庭上出示了扎实的原创研发记录,更直接向法官展示了完全独立设计、不同于对手的反应腔室结构。在构筑防御工事的同时,尹志尧还发起反击,在上海起诉应用材料不正当竞争。
拉锯两年半,双方和解,意味着中微公司从技术上站稳了脚跟,此后泛林亦起诉过中微专利侵权,但均以中微胜诉告终。
2015年,美国商务部解除对中国高端刻蚀设备的出口管制,理由是中微等离子体刻蚀机的成功研发和量产,技术封锁“已无必要”。
目前,中微已经开发了18种等离子体刻蚀设备,覆盖从65纳米至5纳米及更先进制程工艺的应用。在薄膜沉积设备(MOCVD)上,中微公司于2010年从零开始,一举打破国内市场一直被美国维科(Veeco)和德国爱思强(Aixtron)两家供应商长期垄断的局面。
(羊城晚报•羊城派综合自央视财经、21世纪经济报道)