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    • 誰是芯片制造的隱形王者?
    • 為什么幾乎沒聽過這個(gè)公司?
    • 低調(diào)背后的啟示
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芯片領(lǐng)域的隱形王者,竟然是它

10/22 09:40
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納斯達(dá)克在1971年伴隨科技浪潮誕生,縱觀歷史,龍頭的更迭司空尋常。問題是,在過去幾十年里,有幾家科技公司在納斯達(dá)克頭部屹立不倒?

科技發(fā)展的速度太快,難的不是上牌桌,也不是一把梭哈,而是一直在牌桌上玩下去。

而這些公司里,不乏一些芯片半導(dǎo)體相關(guān)的科技公司,有一個(gè)更是已經(jīng)成長為當(dāng)前半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域的龍頭老大,它就是:應(yīng)用材料公司(Applied Materials)。毫不夸張的說,這個(gè)1967年成立的公司,幾乎靠一己之力支撐了全球半導(dǎo)體和芯片制造,全球幾乎每一個(gè)新生產(chǎn)的芯片和先進(jìn)顯示器的背后,都有應(yīng)用材料公司的身影

但我相信,可能很多人壓根沒聽說過它。

所以真正的問題是,這個(gè)名字有點(diǎn)神奇的常青樹公司,到底有多牛?

誰是芯片制造的隱形王者?

芯片和半導(dǎo)體是所有現(xiàn)代科技的基礎(chǔ),不論是人們?nèi)粘J褂玫漠a(chǎn)品(移動(dòng)設(shè)備、汽車、游戲等)還是工業(yè)用的電子設(shè)備(醫(yī)療保健、教育、制造等)都離不開芯片。而芯片離不開的,則是造芯片的材料工程和設(shè)備。從名字也能看出來,這正是應(yīng)用材料公司主打的方向。

如果把造芯片比作蓋樓,那芯片廠就像施工隊(duì)、光刻機(jī)就像關(guān)鍵的塔吊設(shè)備,而應(yīng)用材料公司就像個(gè)總承包商,既提供蓋樓所需要的各種材料工具,也提供將這些材料組合在一起的各種復(fù)雜設(shè)備和工具。只不過和蓋樓不一樣,芯片制造是在納米尺度上「雕花」的藝術(shù),對材料和工具的要求更是比蓋樓不知道高到哪里去了。

很多人都在尋找所謂的「鏟子公司」。但殊不知,從沙子里挖金用鏟子就可以了,但把沙子變成芯片,需要的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止一把鏟子。

芯片制造是一個(gè)極度復(fù)雜的過程,總結(jié)起來主要分成以下幾大步驟:晶圓制備、光刻、刻蝕、摻雜、材料沉積、互聯(lián)、測試、封裝。不管制造工藝高端也好、成熟也好,上面幾個(gè)步驟都是省不了的。但這只是一個(gè)特別粗略的區(qū)分,實(shí)際制造一顆芯片所需要的步驟會(huì)高達(dá)上千多個(gè)。在這些步驟中,材料的好壞就直接決定了芯片的功能性、可靠性和壽命。

就拿材料沉積這個(gè)步驟來說,它的目的是在晶圓表面沉積絕緣層、導(dǎo)電層等不同的材料,有助于形成晶體管之間的絕緣,以及電路內(nèi)的連線。這一個(gè)步驟里,包含的「小」技術(shù)就不計(jì)其數(shù),比如化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、電化學(xué)沉積(ECD)等各種方法??涛g也是如此,它的目的是把材料清除掉。具體方法包括干法刻蝕和濕法刻蝕。這里之所以「小」打了引號,是因?yàn)槊總€(gè)環(huán)節(jié)其實(shí)都需要大量的設(shè)備、材料、軟件去完成,靠人力是萬萬不能了。

為了實(shí)現(xiàn)在納米尺度制造芯片,需要極其精密的儀器和設(shè)備,復(fù)雜度超出我們的想象。下面這個(gè)圖就是芯片工廠中一個(gè)制造設(shè)備示例,包含了搬運(yùn)硅片的機(jī)器手、完成工藝制造的特殊腔室以及裝載和控制系統(tǒng)。晶圓都是用特殊的小盒子FOUP(前開式統(tǒng)一吊艙)和工廠天花板上錯(cuò)綜復(fù)雜的軌道來完成各個(gè)機(jī)器和工序之間運(yùn)輸。

你們應(yīng)該也猜到了,這臺機(jī)器就是應(yīng)用材料公司的產(chǎn)品。不過除了這臺Endura?系統(tǒng),作為龍頭老大的他們還有數(shù)十種不同的機(jī)器,幾乎涵蓋了芯片制造的方方面面??萍己坷瓭M,鋼鐵俠來了也得來一句「好家伙」。

四舍五入的說,我們生活中幾乎所有的科技,最上游大概率都是由應(yīng)用材料公司的設(shè)備制造出來的。

為什么幾乎沒聽過這個(gè)公司?

既然這家公司這么牛,為什么我好像從來沒聽說過它呢?

需要說的是,你不是一個(gè)人。

可能最主要的原因,就是芯片制造和芯片設(shè)備這個(gè)領(lǐng)域,離我們普通人實(shí)在是太遠(yuǎn)了。在各種自媒體的瘋狂科普下,大家才逐漸知道光刻機(jī)這個(gè)東西。但殊不知,光刻也只是整個(gè)芯片制造3000多個(gè)步驟里的一環(huán)而已,更不用說其他的技術(shù)環(huán)節(jié)了。當(dāng)然,這里面涉及到的公司也茫茫多。

中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,帶動(dòng)了相關(guān)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的增長腳步,于1967年在美國成立的應(yīng)用材料公司在進(jìn)入中國后,也參與到這一發(fā)展浪潮當(dāng)中。事實(shí)上,應(yīng)用材料公司在1967年成立之后,至今已經(jīng)在中國已經(jīng)深耕40年了。

它在1984年進(jìn)入中國、在北京設(shè)立了客戶服務(wù)支持中心,是第一家進(jìn)入中國的國際半導(dǎo)體設(shè)備公司,發(fā)展至今已經(jīng)有超過3000名員工、16個(gè)辦公室、總部位于上海,并且還在西安建立了200/300毫米半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室和全球培訓(xùn)中心。

如今,物聯(lián)網(wǎng)新能源、智能汽車等領(lǐng)域正在快速發(fā)展,自然離不開芯片和半導(dǎo)體的強(qiáng)力助推。應(yīng)用材料公司作為老牌半導(dǎo)體龍頭,也是很早就在加碼關(guān)注和引領(lǐng)這些新興領(lǐng)域的發(fā)展。五年前,他們成立了一個(gè)ICAPS產(chǎn)品和技術(shù)事業(yè)部,代表了物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、通信(Communication)、汽車電子(Automotive),功率和傳感器(Power and Sensors)。這些領(lǐng)域更多采用成熟制程工藝,需要穩(wěn)定、高效、可持續(xù)的量產(chǎn)和發(fā)展,這也是應(yīng)用材料公司ICAPS產(chǎn)品和技術(shù)事業(yè)部專注的方向。

這其實(shí)代表了這些領(lǐng)域的未來可持續(xù)發(fā)展,也離不開半導(dǎo)體制造技術(shù)的針對性優(yōu)化和提升。在2023年的SEMICON West大會(huì)上,應(yīng)用材料公司宣布了「2040凈零排放戰(zhàn)略」,致力于協(xié)同企業(yè)本身與半導(dǎo)體行業(yè)減少碳排放。

不得不說,格局拉滿了。

低調(diào)背后的啟示

經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,應(yīng)用材料公司已經(jīng)從一個(gè)專注于CVD技術(shù)的初創(chuàng)公司,成長為全球半導(dǎo)體制造設(shè)備行業(yè)的龍頭。在這個(gè)「低調(diào)」的發(fā)展過程中,我覺得有三點(diǎn)啟示值得我們關(guān)注。

首先,核心技術(shù)是高科技企業(yè)發(fā)展的核心。對于大眾而言,新科技的誕生似乎順其自然,就像AI仿佛一夜之間迎來爆發(fā)。但實(shí)際上,科技的發(fā)展從來都不會(huì)一蹴而就,而是日積月累、厚積薄發(fā)的過程。就拿應(yīng)用材料公司舉例,它們2023財(cái)年在材料工程等領(lǐng)域的研發(fā)投入達(dá)31億美元,積累了超過19600項(xiàng)專利,構(gòu)建了遍布全球的專家團(tuán)隊(duì),正是這些持續(xù)投入和研發(fā)才保證了這家公司的不斷發(fā)展和成長。

第二,低調(diào)并不等于不作為,而是一邊面向未來布局,一邊靜等風(fēng)來。芯片就是很好的例子,比如如今汽車電子在成熟制程領(lǐng)域的多樣化發(fā)展,就很好的結(jié)合了新興場景和成熟技術(shù),讓老樹開出新花。

第三,對于每個(gè)偉大的企業(yè)來說,如何做到可持續(xù)發(fā)展,都是永恒的難題。與其不斷追風(fēng)口,不如從第一性原理出發(fā),沉淀下來專注于「第一性」技術(shù)的打磨。半導(dǎo)體行業(yè)如此,其他行業(yè)也是如此。

作為一個(gè)在納斯達(dá)克里待了超過50年,并在過去一年中創(chuàng)下業(yè)績歷史新高的公司來說,如何在幾十年的漫長歲月中保持不斷進(jìn)步和高速發(fā)展,應(yīng)用材料公司可以說是給其他公司打了個(gè)樣。

除了財(cái)務(wù)上的持續(xù)發(fā)展,還有技術(shù)層面的持續(xù)發(fā)展。半導(dǎo)體作為一個(gè)重資產(chǎn)行業(yè),綠色發(fā)展也非常重要。到2030年,應(yīng)用材料公司設(shè)定了實(shí)現(xiàn)全球半導(dǎo)體設(shè)備和工廠全部采用可再生電力的目標(biāo)。很多人認(rèn)為暴力美學(xué)和瘋狂堆料會(huì)是未來科技發(fā)展的大趨勢,但如何做到幾十年如一日的持續(xù)發(fā)展,或許才是我們更應(yīng)該研究的課題。

(注:本文不代表老石任職單位的觀點(diǎn)。)

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電子產(chǎn)業(yè)圖譜

微信公眾號“老石談芯”主理人,博士畢業(yè)于倫敦帝國理工大學(xué)電子工程系,現(xiàn)任某知名半導(dǎo)體公司高級FPGA研發(fā)工程師,從事基于FPGA的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)加速、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化、高速有線網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域的研發(fā)和創(chuàng)新工作。曾經(jīng)針對FPGA、高性能與可重構(gòu)計(jì)算等技術(shù)在學(xué)術(shù)界頂級會(huì)議和期刊上發(fā)表過多篇研究論文。