深圳矽电：芯片的“体检医生”

芯片是智能制造的“大脑”。如何保证其正常运行？产前“体检”至关重要。半导体测试设备作为芯片生产过程中的重要工具，就像芯片的“体检医生”。在芯片生产阶段，将逐一检查产品的技术参数。只有成功通过测试的产品型号才能批量生产。

--图是SIC的核心技术，是具有自主知识产权的探测站。本报记者杨阳腾摄

硅电半导体设备(深圳)有限公司作为中国最早研发和最大的探针站生产企业，多年来坚持自主创新，致力于推动高精度半导体设备的国产化发展。现已开发出一系列达到国际前沿技术标准的全自动检测探头站。许多核心技术填补了国内相关领域的技术空白，发展成为国内唯一能在国际市场上与同行竞争的企业。

技术创新是核心

“技术创新是公司发展的核心。这个行业不会消亡，只会改变。因此，只有不断投资于技术研发和创新，并跟上技术迭代和行业发展，我们才能在行业中站稳脚跟。”据SIC总经理王胜利介绍，SIC自2003年成立以来，以晶圆探针站为技术突破口，突破了6英寸晶圆半自动探针测试台项目研发(PT-301)产业链中的关键环节，实现了产业化推广，荣获2009-2010深圳龙岗区科技创新奖。

图3显示硅动力公司的研发人员正在测试各种芯片的技术指标。本报记者杨阳腾摄

2008年，硅电公司成为深圳龙岗区首家获得国家高新技术企业认定的企业。2014年，硅电公司自主研发的8英寸全自动测试探针台(PT-303)，作为当年深圳的技术研究项目，填补了深圳行业空白；2019年，新一代12英寸高精度全自动探针站(PT-930)问世。其综合性能已基本达到东京精密UF3000和东京电子P12的水平。在首届深圳专业化和特殊新企业创新创业大赛中荣获企业集团二等奖。

进入硅电公司R&D部，R&D人员正忙于测试各种芯片的技术规格和调试测试设备。王胜利告诉记者，“我们的核心技术是探针测试技术，这只是一种测试方法。单晶颗粒的尺寸非常小，其测量接触面的直径通常只有50微米，相当于发丝横截面尺寸的三分之二，因此测试必须在显微镜下完成。在电路测试中，一方面，我们需要通过检测设备向电路发送信号，另一方面，我们需要连接信号。这要求探头精确地对接每个测量触点。”

-4探针台负责晶片的运输和定位，使晶片上的晶粒依次与探针接触并逐个测试。王胜利解释说，在半导体器件和集成电路的制造过程中，单晶硅棒到最终器件的制造需要复杂的工序，大致可以分为前工序和后工序。探针台是用于测试半导体器件芯片的电学参数或光学参数特性的关键设备。它可以记录参数特性不符合要求的芯片，以便在倒工序前及时剔除，从而有效提高倒生产的成品率，降低器件制造成本。

然而，在芯片检测中，通常需要同时检测多个测量触点，这就对探针台运动控制系统的精度和协调性提出了极高的要求。以自主研发的定位精度协同控制技术为例，王胜利解释说，该系统实现了机械、控制和软件三个方面的闭环定位精度协同控制，同时每个环节都有一个控制闭环，可以将整个设备的精度误差解耦到机械、控制和软件三个方面，三个环节相互配合，达到最佳的系统性能。经过多年实践，SIC的设备定位精度可达2微米。

在注重技术创新和突破的同时，公司自成立以来就认识到人才的培养和稳定是企业创新的核心力量。王胜利表示，目前公司的核心技术团队有10多人，他们在公司服务了10多年，具有丰富的行业经验，为创新奠定了基础。同时，公司每年从高校招聘R&D技术人员，确保公司不断创新，不断投资R&D团队，成为公司保持高水平发展的重要保证。

“一直以来，公司的资源都将优先用于技术研发。我们每年的研发投资约占总收入的9%。”王胜利表示，经过多年的发展，硅电公司已经逐步掌握了探针台设备研发的一些核心技术，包括高精度快速响应大行程精密步进技术、定位精度协同控制、探针卡自动对准技术、晶圆自动装卸技术、基于智能算法的机器视觉、电磁兼容设计技术等。同时，硅电公司可以根据不同的环境要求，如温度控制、高压、磁场和辐射等，为芯片测试提供集成解决方案。截至2019年底，公司已获得111项国内外授权专利和36项软件版权。

本地化进程加快了。

探针台属于半导体设备领域的高精度设备，是集成电路产业发展的核心专用设备。该行业的技术壁垒相对较高。它对设备的精度、可靠性、视觉智能、多系统配合和测试过程都有非常严格的要求。这是对制造商在工艺、技术和生产过程方面的全面测试。国外和我国台湾地区探测站的产业发展起步较早。经过多年的技术积累和资金投入，形成了高精度的晶圆测试设备产业体系，具有明显的竞争优势和较高的产业壁垒。

图6显示了硅动力公司技术人员调试各种芯片测试设备的情况。本报记者杨阳腾摄

促进探测站设备的国产化以取代它一直是SIC的发展目标。“虽然这个行业没有多少竞争对手，但很多人不愿意这么做，因为太难了。只有通过不懈和艰苦的研究，我们才能取得成果。”王胜利坦率地说，“2002年，我和另外三个合作伙伴开始了晶圆测试探针站的研发。原本看似简单的事情，只有进入研发后才发现其中涉及到太多的细节和技术。我几乎无法多次坚持下去。”

"深圳的优势在于该行业的包容性很强."王胜利指出，“2003年，我们制造了第一台设备。由于不够精确，很难销售。当时，我们在深圳发现了一家大型制造企业。他们对探测站没有这么高的精度要求，就像我们生产的设备可以互相使用一样。因此，我们决定低价卖给这家企业。后来，我们的技术提高了，精度也提高了。我们还把卖出的机器换成了新的。这件事给了我们很大的鼓舞，为我们以后的发展。”

经过不断的发展和创新，硅力公司已经发展成为国内少数几个批量设计和生产各种规格探针台、谷物和晶圆表面检测设备、谷物取选系统和其他谷物级加工设备的企业。在半导体领域，硅电公司先后推出了与不同集成电路领域相对应的PT-3XX系列、PT-5XX系列和PT-9XX系列探针台产品。在发光二极管领域，由硅电公司开发的倒装芯片全自动探针台、正式芯片全自动探针台和全自动采样探针台组成了与光电半导体产品相对应的L-XXX系列探针台产品系列。与此同时，硅电股份有限公司还针对市场需求推出了VCSEL芯片探针测试系统和VCSEL模块测试系统、垂直红外光电芯片测试机、发光二极管外延片荧光检测光刻机GK-15和全自动晶片显微镜机E60等产品，丰富了公司的产品线。

“半导体领域的产业链其实很长，每一点都值得终身学习和研究，能够很好地支撑企业的发展。”王胜利认为，从探头站行业的发展趋势来看，美日探头站企业在技术、人才和资金上仍有很大优势，但绝对优势有所减弱。随着半导体产业向中国转移，以及国家和地方政府出台一系列扶持政策来促进集成电路设备制造业的发展，中国在集成电路产业中的后发优势将逐渐凸显。

“尽管SIC在探头站国产化发展方面取得了相当大的突破，并逐渐被市场认可，但与探头站目前的发展状况相比，它仍有0+的广泛增长。”王胜利说，随着晶片从6英寸发展到8英寸，再到目前的12英寸，探针台也经历了从手动、半自动到全自动的发展过程。在这个过程中，它涉及到晶片尺寸、精度、分辨率和测试原理的改进。未来，探针站必将沿着测试品种、微变形接触技术、非接触测量技术等方向发展。硅动力公司也在相关领域进行技术储备，以应对不断变化的市场需求。(记者杨扬腾《经济日报》)

资料来源:经济日报客户

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