近日，青島芯笙微納電子科技有限公司(簡稱“青島芯笙”)在氣體質(zhì)量流量控制器(Mass Flow Controller，MFC)方面取得重大突破，攻克了長期以來阻礙國產(chǎn)半導(dǎo)體級MFC發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)壁壘，成功開發(fā)出基于高速壓電比例閥的兩款半導(dǎo)體級MFC產(chǎn)品，產(chǎn)品具有很好的精度、可靠性以及5倍于現(xiàn)有產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
為什么要發(fā)展半導(dǎo)體級MFC?
MFC，即質(zhì)量流量控制器，是一種能夠精確測量和控制流體質(zhì)量流量的精密儀器，是確保工藝過程準(zhǔn)確性和產(chǎn)品一致性的關(guān)鍵功能單元。MFC在半導(dǎo)體工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)中都發(fā)揮著重要的作用，例如，在過程工藝(刻蝕、鍍膜等)環(huán)節(jié)，用于對混合氣體的各組分流量、以及裝備真空度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測或調(diào)節(jié)，確?；旌蠚怏w比例精確;在材料清洗環(huán)節(jié)，用于控制工藝過程中的氮?dú)饬髁?，確保清潔和干燥的效果;在超凈間等基礎(chǔ)設(shè)施中，用于對環(huán)境氣體潔凈度和風(fēng)速進(jìn)行長期穩(wěn)定控制。為保證半導(dǎo)體制造過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的質(zhì)量，通常要求MFC產(chǎn)品具有高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、且能夠快速響應(yīng)。
近年來，日本Horiba、美國Brooks等企業(yè)相繼推出壓電陶瓷式比例閥以及基于壓電比例閥的半導(dǎo)體級MFC產(chǎn)品，在提高響應(yīng)速度的同時(shí)大幅度降低長期使用中性能退化、發(fā)熱、漏氣等問題。國內(nèi)一些公司雖然取得了不錯(cuò)的發(fā)展，但其產(chǎn)品仍采用傳統(tǒng)的電磁比例閥技術(shù)為主，產(chǎn)品力不足，無法滿足半導(dǎo)體行業(yè)高精度、高可靠性、快速響應(yīng)的需求。日前，高可靠、快響應(yīng)的高質(zhì)量壓電驅(qū)動式流量測控技術(shù)被國外所壟斷，價(jià)格高且隨時(shí)存在斷供風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致在國家重要半導(dǎo)體設(shè)備中存在關(guān)鍵核心部件安全威脅。
在六年中美貿(mào)易戰(zhàn)期間，我國半導(dǎo)體行業(yè)通過加大自主創(chuàng)新力度、推動產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展、積極參與國際合作以及獲得政策支持與資金投入等措施，實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展。同時(shí)，隨著半導(dǎo)體制造工藝的提升和市場需求的增長，對MFC的國產(chǎn)化需求也將不斷增加。因此，發(fā)展半導(dǎo)體級MFC，推動該核心部件的國產(chǎn)化，對于保障國家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈安全至關(guān)重要。
S700內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
青島芯笙實(shí)力幾何?
青島芯笙專注于氣體流量測控技術(shù)，目標(biāo)成為好的的半導(dǎo)體零部件供應(yīng)商。公司核心團(tuán)隊(duì)來自于新加坡A*STAR、德國KIT、清華大學(xué)、中科院、同濟(jì)大學(xué)、山東大學(xué)等國內(nèi)外重點(diǎn)科研院校，掌握核心流量傳感芯片、模組、算法、系統(tǒng)集成等全鏈條自主核心技術(shù)。目前，公司擁有發(fā)明23項(xiàng)，實(shí)用新型14項(xiàng)，一級計(jì)量證書50余項(xiàng);承擔(dān)科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃2項(xiàng)，山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(重大科技創(chuàng)新工程)1項(xiàng);建有“青島芯笙-山東大學(xué)傳感器測控聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”、“青島市氣體流量測控技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”、“青島市氣體流量測控技術(shù)專家工作站”研發(fā)平臺，并擁有研發(fā)車間800平米，制造車間4000平米，流量校準(zhǔn)設(shè)備100余臺;具有IS09001、IS014001等品質(zhì)管理和制造認(rèn)證。
市場的穩(wěn)定性依賴于產(chǎn)品質(zhì)量的有力保障。經(jīng)過多年耕耘，青島芯笙已形成S300系列、UT系列、E系列等成熟穩(wěn)定的產(chǎn)品線，并在光伏、環(huán)保、醫(yī)療 等諸多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了國產(chǎn)化替代，得到了市場的一致認(rèn)可。如今，又增添了S700、DF500兩款半導(dǎo)體專用流量計(jì)產(chǎn)品，開始布局半導(dǎo)體市場。在談及公司及產(chǎn)品的優(yōu)勢時(shí)，公司創(chuàng)始人陶繼方博士表示，“作為一家本土的傳感器公司，青島芯笙的優(yōu)勢主要包括三點(diǎn)：首先，我們的團(tuán)隊(duì)足夠優(yōu)秀，每個(gè)人都有出色的能力和豐富的經(jīng)驗(yàn);其次，我們具有良好的生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品的保質(zhì)保量交付離不開上游伙伴的強(qiáng)力支持，以及下游客戶保持著密切的合作;最后，青島芯笙公司一直保持高強(qiáng)度的研發(fā)和制造投入，研發(fā)投入使我們保持技術(shù)先進(jìn)，制造投入保障我們產(chǎn)品的品質(zhì)。不在低端市場內(nèi)卷，是我們破局的關(guān)鍵”，陶繼方博士補(bǔ)充道。
青島芯笙全新產(chǎn)品將亮相2024“半導(dǎo)體和核心部件展”
“這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠”，在談及公司的半導(dǎo)體級MFC新產(chǎn)品時(shí)，青島芯笙公司研發(fā)中心負(fù)責(zé)人林博士表示，“雖然公司已經(jīng)在光伏市場占有一席之地，獲得了穩(wěn)定的訂單，但我們的能力和目標(biāo)不止于此，我們將對半導(dǎo)體設(shè)備核心零部件逐一攻關(guān)，這次的S700和DF500就是其中一項(xiàng)重大突破”。
青島芯笙新開發(fā)的兩款產(chǎn)品均采用高速壓電比例閥技術(shù)，以及動態(tài)壓力波動補(bǔ)償技術(shù)，“壓電比例閥是MFC中的核心控制部件，與流量傳感器形成閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)氣體流量的動態(tài)、快速調(diào)整”，林博士說道，“相較于目前國內(nèi)主流的電磁比例閥，壓電比例閥響應(yīng)快、控制精度高，且具有極低的功耗和熱噪聲。我們從2021年開始進(jìn)行壓電比例閥的研發(fā)工作，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷疊堆設(shè)計(jì)、執(zhí)行器結(jié)構(gòu)優(yōu)化、全金屬密封等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和量產(chǎn)方案，比例閥的性能和一致性都非常好”。
為滿足不同的應(yīng)用需求，本次青島芯笙開發(fā)了兩款不同的產(chǎn)品，區(qū)別如下：
兩款產(chǎn)品的側(cè)重點(diǎn)略有不同，其中，DF500在小流量控制方面精度、響應(yīng)時(shí)間上更有優(yōu)勢，適合7nm/14nm先進(jìn)制程;而S700具有更寬的量程選擇和工作溫度，適合一般制程。“兩款產(chǎn)品均采用了公司最新研發(fā)的自適應(yīng)動態(tài)控制算法，客戶可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。兩款MFC均采用半導(dǎo)體級雙V材料和EP處理，符合SEMI要求”，林博士表示，“這兩款產(chǎn)品都將在9月25日的半導(dǎo)體設(shè)備和核心部件展上進(jìn)行展示，歡迎新老客戶們來交流。”
總結(jié)：
在半導(dǎo)體級MFC這個(gè)賽道上，我國研究起步較晚，技術(shù)和產(chǎn)品受制于西方國家，嚴(yán)重威脅著我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的鏈條完整性和安全性。目前，青島芯笙已經(jīng)完成了從0到1的難題，接下來是如何更好地實(shí)現(xiàn)從1-100的躍升。國產(chǎn)廠商如青島芯笙的崛起，不僅代表了國內(nèi)技術(shù)水平的提升，也預(yù)示著我國將在全球高科技領(lǐng)域中具有更強(qiáng)的競爭力。
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