逆天精度！中微刻蝕機 0.2 埃打破壟斷，晶片界沸騰
發佈時間：
2025-09-12
在晶片製造過程中，蝕刻機就像是微觀世界的雕刻大師，它負責按照設計圖紙，在矽片上精確地雕刻出奈米級的電路圖案。隨著晶片製程從5奈米向3奈米甚至更小尺寸發展，對蝕刻精度的要求已經到了令人難以想像的程度。
在晶片製造過程中，蝕刻機就像是微觀世界的雕刻大師，它負責按照設計圖紙，在矽片上精確地雕刻出奈米級的電路圖案。隨著晶片製程從5奈米向3奈米甚至更小尺寸發展，對蝕刻精度的要求已經到了令人難以想像的程度。
中微公司最新宣布的是其ICP雙反應台刻蝕機Primo Twin-Star®取得了新的突破，透過不斷提升反應台之間氣體控制的精度，使反應台之間的刻蝕精度達到了0.2埃（亞埃級）。這個數字究竟有多精確呢？它約等於矽原子直徑2.5埃的十分之一，是人類頭髮絲平均直徑100微米的500萬分之一。
這一精度在氧化矽、氮化矽和多晶矽等薄膜的蝕刻工藝上都得到了驗證。在200片矽片的重複性測試中，氧化矽、氮化矽和多晶矽的測試晶圓在左右兩個反應台上各100片的平均蝕刻速度相差分別為每分鐘0.9埃、1.5埃和1.0埃。兩個反應台之間平均蝕刻速度的差異遠小於一個反應台加工多片晶圓蝕刻速度的差異。
中微公司自2004年創立之初就致力於刻蝕設備的研發。2006年，公司研發的第一代雙反應台電容耦合CCP刻蝕設備Primo D-RIE®在國際先進的邏輯客戶的產線上成功獲得核准，隨後取得了重複訂單。截至目前，Primo D-RIE®以及下一代產品Primo AD-RIE®在邏輯客戶的產線上的量產反應台已超過2000台，並有近600個反應台在國際最尖端的邏輯產線上量產，其中相當一部分機台已在5納米及更先進的生產線上用於量產。
中微公司首創了單反應台可以分別獨立操作也可以同時操作的雙反應台刻蝕反應器，具有佔地面積小、輸出量高和成本低的優點。CCP和ICP的雙台機已經證明了可以覆蓋60%以上的刻蝕應用。大量的生產線數據表明，雙反應台和單反應台刻蝕機呈現一樣的刻蝕性能、刻蝕穩定性和可靠性。
除了刻蝕精度的突破，中微公司在近期還發布了多款新產品。在SEMICON China 2025展會期間，中微公司宣佈其自主研發的12英寸晶圓邊緣刻蝕設備Primo Halona™正式發布。這款設備採用具有中微公司特色的雙反應台設計，可靈活配置最多三個雙反應台的反應腔，且每個反應腔均能同時加工兩片晶圓，在保證較低生產成本的同時，滿足晶圓邊緣刻蝕的量產需求。
在第十三屆半導體設備與核心部件及材料展上，中微公司一次性推出了六款半導體設備新產品，覆蓋等離子體刻蝕、原子層沉積及外延等關鍵工藝。其中包括兩款刻蝕設備和四款薄膜沉積設備。
刻蝕設備方面，中微公司推出了新一代極高深寬比等離子體刻蝕「利器」——CCP電容性高能等離子體刻蝕機Primo UD-RIE®，基於成熟的Primo HD-RIE®設計架構並全面升級，配備六個單反應台反應腔，透過更低頻率、更大功率的射頻偏壓電源，提供更高離子轟擊能量，可以滿足極高深寬比刻蝕的嚴苛要求。
同時推出的Primo Menova™ 12吋ICP單腔刻蝕設備專注於金屬刻蝕領域，尤其擅長金屬Al線、Al塊刻蝕，廣泛適用於功率半導體、儲存器件及先進邏輯晶片製造，是晶圓廠金屬化工藝的核心設備。今年6月，該設備的全球首台機已付運到客戶認證。
在薄膜沉積設備方面，中微公司推出的12英寸原子層沉積產品Preforma Uniflash®金屬柵系列，涵蓋Preforma Uniflash® TiN、Preforma Uniflash® TiAI及Preforma Uniflash® TaN三大產品，能夠滿足先進邏輯與先進儲存器件在金屬柵方面的應用需求。
外延設備方面，中微公司推出的雙腔減壓外延設備PRIMIO Epita® RP，是目前市場上獨有的雙腔設計外延減壓設備，其反應腔體積為全球最小，且可靈活配置多至6個反應腔，在顯著降低生產成本與化學品消耗的同時，實現了高生產效率。
中微公司的技術實力已經得到全球市場的廣泛認可。其CCP電容性高能等離子體刻蝕機和ICP電感性低能等離子體刻蝕機可覆蓋國內95%以上的刻蝕應用需求，並在性能、穩定性等方面滿足客戶先進製程的嚴苛要求。截至2025年6月底，公司累計已有超過6800台等離子體刻蝕和化學薄膜設備的反應台，在國內外155條生產線實現量產與大規模重複性銷售，深度融入全球半導體產業鏈。
據業績快報顯示，中微公司2024年營業收入約90.65億元，較2023年增加約28.02億元。公司過去13年保持營業收入年均增長大於35%，近四年營業收入年均增長大於40%的基礎上，2024年營業收入又同比增長約44.73%。其中，刻蝕設備收入約72.77億元，在最近四年收入年均增長超過50%的基礎上，2024年又同比增長約54.73%。
中微公司綜合競爭優勢不斷增強，聚焦提高勞動生產率，在2022年達到人均銷售350萬元的基礎上，2024年人均銷售超過了400萬元，各項營運指標已達到國際先進半導體設備企業水平。
中微公司持續加碼創新研發，2024年在研項目廣泛涵蓋六大類設備，積極推進超過二十款新型設備的研發工作，並在半導體薄膜沉積設備領域不斷突破，推出多款LPCVD薄膜設備和ALD薄膜設備新產品，獲得了重複性訂單。公司新開發的矽和鍺矽外延EPI設備等多款新產品，也將於近期投入市場驗證。
半導體設備產業的競爭非常激烈，需要持續的高研發投入。今年上半年，中微公司研發投入達14.92億元，同比增長約53.70%，研發投入佔公司營業收入比例約為30.07%。
在過去20年間，中微公司共計開發了3代、18款刻蝕機。在等離子體刻蝕這一品類，中微公司目前基本可全面覆蓋不同應用，包括成熟及先進邏輯器件、快閃記憶體、動態儲存器、特殊器件等，且已有95%到99%的應用都有了批量生產的數據。
薄膜設備方面，中微公司規劃了近40種導體薄膜沉積設備的開發。據中微公司董事長尹志堯今年5月介紹，該公司預計很快將會把國際對國內禁運的20多種薄膜設備開發完成，預計到2029年完成所有開發。
中微公司的產品直接對標國際巨頭。其刻蝕設備Primo UD-RIE與泛林半導體（Lam Research）的深矽刻蝕機競爭，後者在5nm以下製程佔主導地位。ALD設備Preforma Uniflash系列挑戰應用材料（AMAT）的Endura系列，後者在金屬柵沉積領域市占率超過60%。外延設備PRIMIO Epita RP與東京電子（TEL）的EPI設備形成差異化競爭。
中微公司5nm電容耦合等離子體刻蝕機已經通過台積電認證，進入其先進製程供應鏈。在台積電測試中，中微的Primo Twin-Star®雙反應台刻蝕機實現了關鍵尺寸均勻性（CDU）小於1.2納米，深寬比能力突破80:1，每小時晶圓處理量（WPH）提升35%。
中微公司的突破得益於三大自主技術：等離子體源技術創新、原子級精度控制系統和量產穩定性保障。其諧振天線設計將等離子體密度提升至常規設備的170%，雙頻射頻耦合技術突破了傳統CCP刻蝕速率瓶頸。在矽刻蝕中實現了1500nm/min的速率，比Lam Research設備快22%。
多光譜終點檢測系統可實時監控50多種反應氣體副產物，AI驅動參數優化的良率預測準確率高達98.7%。為長江存儲232層NAND節省了15%的工藝開發時間。中微公司的關鍵零組件國產化率突破65%，平均無故障時間（MTBF）達1500小時，追平國際水平。
台積電南京廠的連續運行數據顯示，中微公司設備的可用率高達99.2%。中微公司在介質刻蝕細分領域市占率已達28%，正在改變半導體設備競爭態勢。
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