後摩爾時代，製造業將在原子層面被重新定義

（原標題：後摩爾時代，製造業將在原子層面被重新定義）

近期,國務院新聞辦舉行“推動高質量發展”系列主題新聞發佈會,在促進新興產業和未來產業發展相關問題上,工信部部長金壯龍在發佈上提出“未來產業要超前佈局”,聚焦—未來製造、未來信息、未來材料、未來能源、未來空間、未來健康等六大方向。而原子級製造作爲圍繞這六個方向特別聚焦的領域之一,是製造業未來發展的前沿方向及發展新質生產力的重要抓手,成爲政策焦點。

什麼是原子級製造?

通俗來講,原子級製造就是在原子尺度上去進行加工,形成具有原子級特定結構特徵的器件產品。從實現形式上,可以是以原子級精度進行“去除”加工,也可以是以原子級精度進行“增材”製造。無論哪種方式,都要實現對大規模原子的逐一精確操控。原子級製造工藝創制的新物質和零部件,不但能在結構上實現原子尺度的精準、完美,而且其物理特性遠超常規塊體材料的物性。

作爲新質生產力發展的前沿科技,原子級製造是以製造具備顛覆性性能的材料、器件與系統爲目標,其發展將推動人類製造技術走向極限水平,有望催生出一批加速促進國民經濟和社會發展的基礎性和先導性技術,關乎我國在下一輪科技競爭中的核心競爭力,受到學術界、工業界乃至整個社會的廣泛關注。

發佈會指出,將圍繞以原子級製造爲代表的未來發展方向,實施一批科研攻關項目,突破一批關鍵核心技術,形成一批標誌性產品,取得一批標誌性成果,建設一批企業孵化器。支持有條件的地區先行先試,開發典型應用場景,探索建設未來產業先導區,培育更多高新技術企業、獨角獸企業和專精特新中小企業。

原子級製造技術提出至今,已經在一些尖端製造領域變成現實。在半導體領域,隨着後摩爾時代晶圓加工精度要求的不斷提高,薄膜沉積設備作爲集成電路先進製程晶圓製造的關鍵設備,因其技術參數直接影響芯片性能,衆多製造廠商已經開始在原子層上下功夫。

原子層沉積技術(atomic layer deposition, ALD)是一種一層一層原子級生長的薄膜製備技術,憑藉沉積薄膜厚度的高度可控性、優異的均勻性和三維保形性,在半導體先進製程應用領域彰顯優勢,成爲一項沉積功能薄膜的重要技術。

目前,國內具備原子級製造能力的企業鳳毛麟角。位於無錫的微導納米爲其中之一,自2015年成立至今,微導納米以原子層沉積(ALD)技術爲核心,專注於先進微米級、納米級薄膜沉積設備的研發、生產與銷售。

加速形成新質生產力,ALD設備助力半導體產業加速實現國產替代

根據公開的市場數據統計,微導納米的 ALD 產品已連續多年在營收規模、訂單總量和市場佔有率方面位居國內同類企業第一。公開資料顯示,微導納米是國內首家成功將量產型High-k(高介電常數)原子層沉積(ALD)設備應用於集成電路製造前道生產線的國產設備廠商,並已獲得客戶重複訂單認可,填補了我國在該項半導體設備上的空白。

目前,微導納米已經有iTomic、iTomic MW、iTomicPE等以原子層沉積技術爲核心的產品系列,且與國內多家廠商建立了深度合作關係,相關產品涵蓋了邏輯、存儲、化合物半導體、新型顯示等諸多細分應用領域,多項設備關鍵指標達到國際先進水平。

據微導納米投資者調研紀要顯示,應用於集成電路製造前道生產線的原子層沉積設備一經上市迅速通過量產驗證,搶佔了該項技術國產化的先機,爲後續的本土化發展奠定了基礎。

科學研究表明,原子層沉積技術具有沉積大面積均勻薄膜,膜厚納米級可控生長,低溫條件沉積,適合各種複雜基底(如高深寬比的結構)的優異性能。這些獨特的優勢使原子層沉積技術在大規模集成電路、新型能源、催化劑,儲能材料等方面均有着重要的應用前景。

值得注意的是,隨着全球半導體產業的進一步擴張,市場競爭更加充分,半導體設備製造產業或將面臨新一輪技術變革。屆時,以ALD設備爲代表的原子級製造技術或將成爲焦點賽道。根據 SEMI 行業統計,ALD約佔半導體鍍膜板塊的11~13%市場份額,未來幾年預計將保持高速增長,複合增長率高達26.3%。

對於微導納米這樣的初步掌握原子級製造技術的企業而言,市場需求的持續擴張即是機遇,也是挑戰。機遇在於,先發技術優勢讓其以領先姿態面對後來者。挑戰則是,在技術突飛猛進的時代,參與其中的競爭者唯有不斷突破創新,才能穩立時代潮頭。