陳地忠將單晶硅棒的生產過程反復實驗了幾十次,不斷調整和優化工藝流程,做一次實驗消耗的金幣還不到一萬枚,大概是消耗的元素材料相對便宜的緣故。
單晶硅棒有了,將單晶硅棒切成薄片就是制作芯片的原材料:生產晶圓的硅片。
陳地忠手中的專利技術材料是由國家有色金屬研究院半導體材料研究中心提供的,技術轉讓費800萬元,價格是東華提出的,沒有討價還價的過程,對方直接把厚重的技術資料就給了出來。盡管資料里這些技術水平在行業內并不高大上,但已經彌足珍貴。
如果東華向外企申請技術交易,估計得花800萬美元。
國家半導體材料研究中心在去年8月成功地拉制出了華夏第一根直徑12英寸,長度40厘米,晶體重量81公斤的直拉單晶硅。
在此之前,華夏的相關機構只能做8英寸的硅棒。
理論上,硅棒的直徑越大越好。
因為12英寸晶圓面積是8英寸晶圓面積的倍,這么算的話,每片12英寸晶圓就能比每片8英寸晶圓多制造1倍以上的芯片,每片芯片的成本就會大幅度降低,給生產廠商帶來更大的競爭力。
而晶圓的尺寸又取決于硅棒的粗細,想做8英寸的晶圓就得把硅棒拉得細一點,想要12英寸的晶圓就得拉粗一點。
硅棒直徑和最大提拉速度之間的關系可以利用溶液、硅棒與坩堝熱量三者之間的熱平衡進行估算。
陳地忠用系統研發平臺并不需要時間等待,輸入這些步驟條件后,系統平臺會給出實驗結果和每一個步驟、每一個環節的詳細數據資料。
實驗者只需要調整其中的步驟環節,比如溫度、時間、加入的材料、控制的速度、力度等,就可以按下回車鍵,接著就可以查看這輪實驗的結果了。
用系統模擬實驗就是這么淦!
這就是系統研發平臺的變態之處,只要付出相應的金幣,就能直接取得實驗數據。
以12英寸的晶圓尺寸為例,陳地忠已經能夠拉出一米五長的硅棒,數據資料顯示這一過程需要的時間是8小時。
實際上,雖然硅棒越粗、單個晶圓面積越大,造出的芯片越多,分攤下來的成本就越低,但同時工藝難度和設備費用也會直線上升。
在這個時代,一座8英寸的晶圓廠要花5到8億美元,而12英寸的廠子則需要10到20億美元。
下一步切片,切片本身并非如切西瓜一樣,它的工藝更加復雜,從晶棒到晶圓要經歷滾磨、倒角、精研、背面粗糙、化學機械拋光等等一些列操作。
這些步驟的技術門檻逐漸升高,對精細加工的要求逐漸變態,也正是從這一階段開始華夏的產能占比和自主化程度下降,芯片的國產之路也將迎來首個被卡脖子的環節。
前邊說在一年前國家半導體材料研究中心就做出了硅棒,其實在那之后他們已經在研究切12寸的晶圓硅片,可是搞了一年了,也沒有取得值得拿出來的成果。
根據東華信息部搜集到的消息,目前晶圓硅片市場大體形式如下:
日曼國賽蒙斯旗下的英飛凌,正在與摩托羅拉合作,在本國建立12英寸的實驗廠。
山姆國有4家骨干晶圓企業,其中摩托羅拉除了與英飛凌合作外,還準備在本國的弗吉尼亞建立一個12英寸研發廠和正式生產廠;英特爾計劃籌建3個12英寸生產廠;德州儀器準備在已經建成的一所廠房內安裝12英寸的設備;IBM則在等待觀望。
留虬地區的UMC正在籌建兩個12英寸晶圓廠;臺積電準備在正在建的6號廠中建設12英寸實驗生產線。
棒子國的三星電子和現代對向12英寸轉型不太積極,認為投資太