半导体的制造方法篇(1)

关键词 半导体制造工艺 课程探索

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）17-0001-02

《半导体制造工艺基础》以施敏所著教程为例，该课程在对基本原理介绍的基础上注重对工艺过程、工艺参数的描述以及工艺参数测量方法的介绍，并在半导体制造的几大工艺技术章节中加入了工艺模拟的内容，弥补了实践课程由于昂贵的设备及过高的实践费用而无法进行实践教学的缺憾。故熟练掌握《半导体制造工艺基础》将有助于我们加深对半导体制备的了解，为我们学习微电子专业打下坚实的基础。但目前《半导体制造工艺基础》在教学过程中还面临很多问题。在此背景下，我们将对《半导体制造工艺基础》课程进行教学探索。

一、教学内容的设置

《半导体制造工艺基础》的第一章简要回顾了半导体器件和关键技术的发展历史，并介绍了基本的制造步骤。第二章涉及晶体生长技术。后面几章是按照集成电路典型制造工艺流程来安排的。第三章介绍硅的氧化技术。第四章和第五章分别讨论了光刻和刻蚀技术。第六章和第七章介绍半导体掺杂的主要技术；扩散法和离子注入法。第八章涉及一些相对独立的工艺步骤，包括各种薄层淀积的方法。《半导体制造工艺基础》最后三章集中讨论制版和综合。第九章通过介绍晶体工艺技术、集成器件和微机电系统加工等工艺流程，将各个独立的工艺步骤有机地整合在一起。第十章介绍集成电路制造流程中高层次的一些关键问题，包括电学测试、封装、工艺控制和成品率。第十一章探讨了半导体工业所面临的挑战，并展望了其未来的发展前景

二、教学中存在的问题

在教学过程中，从教学工作量来看，发现《半导体制造工艺基础》教学内容过多，根据学校安排的学时很难上完。从教学方法来看，传统的口述以及PPT展示教学方法很难达到预期的教学效果，原因在于这门课程实践性很强。书中的图片特别是工艺过程及工艺效果只是简单的图片展示。从教学深度来看，传统教学方法只是演示，学生对工艺的参数没有概念，故对书本上的内容理解的深度很是欠缺。

三、教学方法的改革

为了提高教学效果，故必须对传统的教学方法进行改革。将工艺仿真软件TSUPREM 4 进行同步仿真与书本相结合将是一个好的教学方法。工艺仿真不但能让学生更轻松的理解工艺内容，还能让学生体会到工艺参数的重要性。下面将结合书本对这种方法进行讲解。《半导体制造工艺基础》第一章介绍半导体工艺技术基本步骤，属于概论，为了节约课时对其内容有所了解即可。第2章介绍晶体生长从熔融硅中生长的区熔（float-zone）法单晶生长工艺，为了节约课时对其内容进行简单介绍即可。第3章介绍硅的氧化包括热氧化过程，由于氧化工艺是半导体工艺的重点内容，应详细阐述，并且教会学生应用工艺仿真软件TSUPREM 4 进行同步仿真，观察每一步氧化带来的硅片上结构的变化，对氧化的效果有直观的了解。第4章介绍光刻技术，采用工艺仿真软件TSUPREM 4 对硅片进行光刻，观察硅片上光刻图形的变化。第5章介绍了刻蚀包括湿法化学刻蚀和干法刻蚀，刻蚀技术是工艺的重要内容，要求学生采用工艺仿真软件TSUPREM 4 对刻蚀进行仿真，比较两种刻蚀方法的效果，并观察每步刻蚀带来的结构变化。第6章介绍了扩散包括非本征扩散，横向扩散。同样采用工艺仿真软件TSUPREM 4对扩散过程进行仿真验证，观察可扩散的温度，时间，离子的浓度等参数对扩散结构的影响，为重点教学内容。第7章介绍了离子注入。离子注入是半导体工艺的核心部分，也是常见的工艺步奏，通过采用工艺仿真软件TSUPREM 4离子注入进行模拟仿真，观察离子注入的浓度，能量，退火时间以及退火温度等参数对离子分布的影响，加深对工艺参数的理解。另外第8章介绍薄膜淀积。第9章介绍MOS工艺。第10章介绍集成电路制造，测试，封装等工艺技术。最后这三部分由于涉及到很多具体的器件和电路，内容较多故可以一个典型例子为例进行讲解，同样采用工艺仿真软件TSUPREM 4进行工艺仿真，学生能熟练掌握工艺仿真软件后面的内容可以自己进行仿真验证。

四、结束语

《半导体制造工艺基础》是一门实践性很强的课程，采用工艺仿真软件TSUPREM 4来模拟工艺过程将有助于加强学生对工艺的了解。让学生深入浅出的理解半导体制造流程还需从教学方法上进行进一步改革。c

参考文献：

[1]施敏.半导体制造工艺基础[M].合肥：安徽大学出版社，2007.

[2]刘秀琼，余学功.半导体制造技术课程教学改革实践[J].中国科教创新导刊，2014，（02）.

半导体的制造方法篇(2)

关键词：半固态,浆料制备,研究方向

1 引言

所谓金属半固态加工 [1 , 2] 就是将凝固过程中的合金进行强力搅拌，使其预先凝固的树枝状初生固相破碎而获得一种由细小、球形、非枝晶初生相与液态金属共同组成的液、固混合浆料，即流变浆料，将这种流变浆料直接进行成型加工的方法称为半固态金属的流变成形(rheoforming)；而将这种流变浆料先凝固成铸锭，再根据需要将此金属铸锭分切成一定大小使其重新加热至固液相温度区间而进行的成型加工称为触变成形(thixforming)，流变成形和触变成型合称为半固态加工(semi-solidprocessing method)，简称SSM.

2半固态浆料制备工艺的研究

半固态加工的第一步，也是非常重要的一步就是制备合金半固态浆料，浆料质量的好坏对后续工序以及铸件质量的影响很大。最早使用的浆料制备方法是机械搅拌法，经过30年发展，陆续出现了诸如电磁搅拌、SIMA、SCR、喷射沉积、液相线铸造等制备方法 [3] 。下面对一些应用较为广泛，目前研究较多的制备方法进行介绍和分析。

(1) 机械搅拌法 [4]

机械搅拌法是最早用于半固态浆料制备的方法。其原理是在合金凝固过程中，使用搅拌器对合金熔体进行强烈的机械搅拌，树枝晶由于剪切力的作用而断裂成为颗粒状结构。免费论文参考网。机械搅拌分间歇式和连续式两种，如图1. 1所示：

(a) 间歇式(b) 连续式

图1.1 两种机械搅拌装置示意图

1.搅拌器 2.合金熔体 3.加热线圈

搅拌时产生的剪切速率一般为100～300S － 1 。剪切速率受搅拌器结构，材料耐腐蚀、耐高温磨损性能的制约。浆料的质量主要由搅拌温度、搅拌速度以及冷却速度这三个参数控制。然而，由于这些工艺参数不易控制，容易发生卷气等缺陷；搅拌器和合金熔体是直接接触的，因而容易造成污染；另外搅拌器与容器间存在搅拌死角，影响浆料的质量。机械搅拌法在工业生产中应用较少。

最近几年，华中科技大学和英国Brunel大学分别采用一种新型的搅拌方法——双螺杆机械搅拌 [5] 制备出了初生 相细小、圆整的镁合金和Sn-Pb合金半固态浆料。采用双螺杆结构的搅拌器大大增大了搅拌的效率，具有强烈的搅拌效果，其剪切速率可以达到1000～15000S －1 。免费论文参考网。但是该方法不适合于铝合金半固态浆料的制备，因为搅拌器会受到熔体的腐蚀。

(2) 电磁搅拌法 [6,7]

电磁搅拌法是应用最为广泛的一种方法。它利用旋转磁场使金属液内部产生感应电流，并在洛伦兹力的作用下发生强迫对流，从而达到搅拌的目的。产生旋转磁场的方法有两种，一种是在感应线圈中通入交变电流，另一种则采用旋转永磁体的方法。电磁搅拌所引起的对流是三维对流，剪切速率在500S －1 左右，搅拌效果较好。它最大的优点是对合金熔体没有污染，卷入的气体量少，合金不易氧化。使用该方法可以实现连铸，生产效率高。但是，电磁搅拌设备昂贵，且工艺也比较复杂。

(3) 应变诱发熔化激活法 [8]

应变诱发熔化激活法(SIMA)是对铸锭加压进行一定量的预变形，使其组织具有强烈的拉伸形变机构，然后将其加热到半固态温度保温一段时间，熔化的部分液相渗入到小角度晶界中，使固相粒子分开，树枝晶破碎，从而得到半固态组织。预变形量、保温温度以及保温时间是SIMA法中的三个最重要的工艺参数。增加预变形量以及等温温度都可以促进铸锭中 相由枝晶组织向半固态颗粒状组织转化，但是过度提高预变形量以及等温温度会使晶粒明显长大。

SIMA法主要适合于各种高、低熔点的合金系列，尤其在制备高熔点合金的半固态铸锭方面具有独特的优越性。迄今为止，该方法已经成功的应用于不锈钢、工具钢和铜合金等。然而它也存在缺点，比如需要一道额外的变形工序，而且制备的半固态坯料尺寸较小。

(4) 超声波处理法 [9]

超声波处理法由V.I. Dobatkin 等人提出，其原理为在液态金属中加入细化剂，并使用超声波处理，由于超声波的空化作用，使得枝晶组织变为半固态组织。

超声波在介质中传导的时候，产生周期性的应力和声压变化，在局部产生周期性高温高压效应，使液体产生空化和搅动。一般认为，超声波可以产生气蚀作用，促进形核，且可以使枝晶臂断裂，成为新的形核核心，促进半固态颗粒状初生相的生长，而抑制树枝晶的发展。超声波处理法的优点在于对熔体污染较小，但是其工艺较为复杂，设备投资大。

(5) 液相线铸造法 [10]

液相线铸造法是将合金熔体冷却至液相线温度附近保温一段时间后进行浇注，获得所需要的半固态组织。日本的Toshio等人利用图1.2所示的装置制备半固态铝合金浆料，装置中的水冷斜板用于降低合金熔体的过热度。实验结果表明，在A356型铝合金的流变成形过程中采用低的过热度(10℃)和低于50％固相率就可以获得较为理想的半固态组织。

图1.2 液相线法制备半固态合金浆料

然而，液相线铸造法要求严格控制工艺条件，否则得到的半固态浆料组织不均匀，一部分初生 相容易长大成为粗大的枝晶，导致浆料组织恶化。液相线铸造法具有工艺简单，适用合金范围广，生产效率高等优点，尤其对变形铝合金半固态浆料的制备具有极其重要的意义，对流变铸造的应用及发展将起到积极地推动作用。

3 前景与展望

虽然现有的半固态制浆技术在工业中有一定的应用，而且在制造业具有一定的地位和优势，但它们仍存在许多的缺陷，如工艺复杂、成本高等，制约了它们在工业中进一步的推广。我们正探索一种新的半固态浆料制备工艺---机械振动法，振动可以使处于半固态温度区间的合金熔体产生强迫对流，改变晶粒的生长方式，从而获得晶粒圆整的半固态浆料。与其它制备工艺相比，具有以下优点：

(1) 机械振动属于无接触扰动方式，因而熔体受到的污染较小；

(2) 对工艺条件要求不是特别严格，工序简单，易于操作。免费论文参考网。

(3) 设备简单，易于设计维护，成本相对较低。

如果我们能够研究探索出振动制浆的规律，制备出晶粒细小、圆整的半固态浆料，那么我们就开辟了一条半固态浆料制备的新途径，必将为降低工业生产成本作出一定的贡献。

参考文献

[1] 谢水生,黄声宏.半固态金属加工技术及其应用[M].北京:冶金工业出版社,1999.

[2] 毛卫民.半固态金属成形技术[M]. 北京：机械工业出版社, 2004, 6.

[3] 闫淑芳，杨卯生．半固态金属浆料制备工艺的研究进展[J]．铸造技术，2005，26(2)：155-158

[4] D.B. Spencer， R.Mehrabian， M.C. Flemings．Reologicalbehavior of Sn-15%Pb in the crystallization range[J]．MetallurgicalTransactions，1972，3(7)：1925-1932

[5] 李东南．半固态镁合金材料及其制备技术的研究[D]．武汉：华中科技大学图书馆，2005．

[6] 冯鹏发，唐靖林，李双寿等．半固态合金流变成形技术的研究现状与发展[J]．铸造，2004，53(12)：963-967

[7] 吴炳尧．半固态金属铸造工艺的研究现状及发展前景[J]．铸造，1999，(3)：45-52．

[8] W. Lapkowski．Some studies regardingthixoforming of metal alloys[J]．Journal of MaterialsProcessing Technology，1998，80-81：463-468

[9] 刘政，赵素，雷蕾等．金属半固态加工技术的应用与进展[J]．上海有色金属，2005，26(2)：150-156

半导体的制造方法篇(3)

随着2005年的结束，中国第10个五年规划(2000―2005年)也进入尾声，取而代之的十一五规划于10月正式出炉，并在3月的中国人大会议中列入讨论，关于半导体产业的优惠政策也已列入国务院2006年立法计划，未来中国半导体产业将如何发展，将值得大家仔细去观察分析。

回顾中国半导体产业发展历程

中国半导体产业起步甚早，早在50年代末期的二五计划时期(1958―1962年)中国政府就开始关注半导体技术。并首次将半导体技术纳入中国必须发展的新兴技术之一，但是由于当时的政策核心以发展航空工业及核工业为主，半导体产业只是点缀性质，因此没有实际的进展。在渡过了二五、三五及五五几个阶段后．中国政府开始正视半导体产业的重要性，并决定全力扶持．加快中国IC产业发展的脚步，因此自1981年开始中国半导体产业的发展历程可分为以下几个阶段。

(一)80年代(1981―1990年，六五及七五计划)

在此阶段中国政府开始正视半导体产业的发展，并在七五计划中提出IC产业的发展概念，为了落实七五计划，1986年中国国务院第122次常务会议决定对，C路等4种电子产品实行4项优惠措施．分别为：(1)以IC销售额10％为限额，提列资金用于技术与产品开发；(2)重大技术改造项目，经批准进口的设备、仪器、零件．免征进口关税；(3)企业免征产品增值税和减半征收企业所得税；(4)每年中国电子发展基金给予财政支持，用于支持集成电路等电子产品的开发和生产。

除实行4项优惠措施外，中国政府还开放自国外引进半导体设备外，并带进半导体先进技术、软件乃至外资及其管理方法．并陆续出现了华晶4英寸厂、上海先进、上海贝岭等半导体企业，正式启动了中国半导体产业。

(二)八五，九五计划(1991―2000年)的“908”“909”专项工程

在经过六五及七五计划的发展后，中国半导体产业陆续出现上海先进、上海贝岭等企业，在80年代末期中国政府再根据1989年计委会公布的“半导体发展战略”进行规划．订定出“908”专项工程。

“908”专项工程算是中国第一项，c发展工程，也是中国第一次有明确的IC产业政策及发展目标，目标是建立一条6英寸生产线．重点扶持中国现有的五大，C制造企业一上海先进、首网日电、上海贝岭、中国华晶及绍兴华越．并积极引进外来资金与技术来改善中国本土晶圆厂的生产实力，其中华晶即是自朗讯引进的0．9 μm6英寸晶圆生产线。根据中国政府的规划，是期望透过“908”专项工程来改善中国IC产业结构，由过去的IDM模式，向垂直专业分工模式转变。

虽然中国政府在八五计划中推出“908”专项工程，并建立了一条6英寸生产线及五大汇制造企业，但中国IC产业的发展依旧严重落后于国外；有鉴于此，1995年11月中国原电子部向国务院提交了《关于九五期间加快中国集成电路产业发展的报告》，并在中央政府的支持下，1996年3月业界俗称的“909”工程正式成立。

“909”工程总投资40亿人民币(1996年国务院决定由中央财政再增加拨款1亿美元)，由国务院和上海市财政按6：4出资拨款；除延续过去对IC产业发展的支持外，更以建设大规模集成电路芯片生产线的主要发展标的．主要是规划从事代工的8英寸晶圆厂，及与此8英寸厂配套的IC设计公司与晶圆材料生产线。

在“909”工程中．首先于1996年由上海华虹微电子，与日本NEC公司合资成立上海华虹NEC．并陆续成立一系列基于此的产业链上下游公司，包括上海虹日国际、上海华虹国际、北京华虹集成电路设计公司等。而华虹NEC也克服了华晶?年漫长建厂的悲剧．于1997年7月31日开工动土，1999年2月完工并开始投产，2000年营收达30.15亿元人民币，并顺利获利5．16亿元人民币，虽然来年就出现13.84亿元的亏损，但以当时九五计划来看，华虹NEC仍是成功的发展项目。

(三)十五计划(2001―2005年)

虽然中国过去的经济成长速度惊人，但在被称为“工业之米”的半导体发展上，却显得十分落后，除在晶圆厂方面多半是5英寸及6英寸厂为主外，其国内所产制的芯片仅能供应国内所需的7．5％，显示中国半导体技术与国际水准的落差相当的大；为此中国政府针对半导体产业，在十五计划做了更详尽的规划。

在十五计划期间，中国半导体产业的发展方针是从IC设计业切入，并以，C制造业作为发展重点，继而带动封测。支持产业的发展；在产业布局方面，则期望完成长江三角洲、京津环渤海地区及珠江三角洲三大重点发展区域，并支持西部地区发展封装产业；至于重点扶持产品则选择量大面广的产品，其中首要发展的IC卡、通信IC、数字影音视频IC等。

另外中国政府亦颁布了“18号文件”，从税收．投融资、进出口、人才等方面提供优惠措施，成为中国第一个关于发展IC产业的综合性文件；并给予租税的优惠(在附加价值税17％中．IC设计给予14％的减免．其它IC厂商则减免11％)外，也提供半导体厂商相当良好的环境，以吸引国际大厂进驻。

在中国政府大力的推广下，中国大陆地区IC产业在十五期间出现了，无论在设计及制造方面，都有较过去5.6倍甚至10倍以上的成长，在晶圆代工方面更创造出中芯国际。华虹NEC、和舰等世界级厂商，并成为仅次于台湾地区的全球第二大晶圆代工市场；而中国也在2005年顺利超越美国及日本．成为全球第一大的区域性半导体市场。针对如此重要的十五计划，在下一段将针对其发展策略、目标。方向及成效做更详尽的说明。

“十五计划”的具体成效

十五计划算是中国半导体产业发展以来推动的最成功的一项计划，在计划结束的2005年，中国已跃升为全球最大区域性半导体市场，整体市场规模为4．534．8亿元人民币，较2004年成长28．4％，优于全球半导体市场的6．8％成长率，其中，C市场规模达3，803．7亿元人民币，较2004年成长30．8％，占整体半导体市场比重在83．9％以上。

在产量的表现上，2005年中国IC产量为265．78亿块，成长25．68％，销售额超过800亿元人民币，完全达成十五计划的发展目标。至于在IC产值方面，2005年中国，c产值达到702．1亿元人民币，成长28．8％，自2001―2005年的5 年间，中国IC产量及产值年均成长都超过30％；不过值得注意的是，虽然中国已成为全球最大的区域性半导体市场，但大部份仰赖的是进口，比重超过80％，中国本土IC产量及营收仍旧偏低。

而在中国IC产业结构方面，IC设计业扮演的角色快速提升，占IC总产值比重也逐年增加，2002年时比重仅有8％，至2004年已提升至14.9％．2005年更达到17．7％：IC制造业则受到全球Foundry市场低迷及芯片代工价格持续下滑的冲击．加上2005年新产能扩张的贡献度大幅减弱，影响中国本土IC制造业厂商的表现，成长率自2004年的190％大幅下滑至仅成长28，5％，为232．9亿元人民币，不过在市场比重方面，则顺利突破3成至33．2％。

至于过去执掌中国本土IC市场牛耳的IC封测产业，2005年依旧维持稳定的成长表现，营收为344．9亿元人民币，较2004年成长22．1％．但其占中国本土IC市场比重仅49 1％，首次跌破5成。

IC设计

中国IC设计业近三年来的产值表现非常惊人，受惠于中国本土IC设计业者在产品创新上取得了重大进展，如重邮信科成功开发出中国第一颗0．13微米制程的TD-SCDMA芯片“通信一号”、凯明推出采90纳米制程的第二代TD-SCDMA／GSM双模芯片“火星”，加上新崛起业者如珠海炬力、中星微电子顺利至美国IPO上市，带动2005年中国IC设计产业营收首次突破百亿元大关，达到124．3亿元人民币，较2004年成长52．5％，更自自2002年的21.6亿元人民币．成长6倍以上，2002年至2005年的年均成长率更高达79．2％，其占整体市场比重也成长至17．7％。

中国政府于2000年―2002年间陆续成立了7个国家级设计产业基地，分别为上海、北京、无锡，杭州、深圳、西安及成都，近年来在中央及地方政府的大力推广下，已逐步形成几个主要的产业聚落，其中主要集中在以上海为中心的长三角地区。及北京为中心的京津环渤海湾地区，前者囊括了中国近5成的，C设计业者，后者则拥有近120家IC设计业者，除了这两个区域外．深圳则是中国最大的，C设计城市，已连续几年在产值上遥遥领先其它地区。

目前中国IC设计企业数约479家，较2004年的421家又增加了50几家，而50人以下的中小企业仍占大部份，比重超过6成，其中员工人数在20人以下的企业数有171家．比重约35．7％，而员工人数超过百人的企业家数则不到50家．比重仅9．4％，显示出中国IC设计企业的规模仍小。在设计能力上中国IC设计业者也大幅提升，目前已有超过5成的业者平均设计能力在0．18μm(含)以下．其中大部份业者的平均设计能力已达到0．18μm，比重约41．2％，其次则为0．25μm级，比重约21．4％；值得注意的是，具备0．13μm及以下设计能力业者比重已突破1成．约为10．5％，较2004年的6％大幅成长。

至于厂商排名方面，2005年中国前十大IC设计业者排名有了与过去不同的变化，最受人瞩目的是海归派企业的崛起，其中在2003年及2004年位居排行榜前两大的大唐微电子及杭州士兰微电子．2005年排名跌落到第四及五名，取而代之的是珠海炬力集成电路及北京中星微电子，这两家业者在2004年崛起，当年度营收成长率分别为900％及162％，2005年更以12．57亿元人民币及7．68亿元人民币荣登中国前两大IC设计业者宝座，出乎各界的意外。

重要的是，2005年中国IC设计中营收超过亿元人民币的企业家数已超过20家．为九五计划结束时的5倍之多，其中新龙头老大一珠海炬力，其2005年营收更突破10亿元大关，来到12．57亿元人民币．成为中国第一家营收突破亿美元关卡的企业；而珠海炬力及中星微电子于2005年11月相继赴美IPO上市，也为中国lC设计产业发展奠定了新的里程碑。

IC制造

自2002年以来，随着中芯国际、宏力半导体、和舰科技、上海先进等数个8英寸晶圆生产线的陆续建成投产，中国lC制造业快速的扩大，特别是在2004年．在全球IC市场产能吃紧的情况下，中国务晶圆生产线的产能利用率始终处于90％以上的高水平，代工价格也随之攀升。在这些因素的带动下，2004年中国IC制造产值成长率高达190％，为历年之最。

进入2005年，受到全球Foundry市场低迷的影响，中国IC制造企业产值成长率大幅回落，部份企业甚至出现负成长；与此同时，2000年以来的新建项目在2004年均已建成投产，2005年产能扩张对晶圆制造业规模成长的贡献度大大降低；2005年中国IC制造业产值成长率虽仅28．5％，但却顺利突破200亿元关卡，达到232．89亿元人民币。

在晶圆厂及制程技术的发展上，至2005年底中国共有15座4英寸厂、8座5英寸厂、17座6英寸厂、15座8英寸厂及2座12英寸厂．其中8英寸厂以中芯国际为主，其它如华虹NEC、上海先进、宏力半导体、和舰科技都各自拥有8英寸厂；至于12英寸厂则是中芯国际于北京投资的Fab4及Fab5，其中Fab4已于2004年投片，至2005年底月产能已达2．7万片，制程技术也达到0．11μm。

值得注意的是，2004年中国大陆晶圆代工产业营收达19．25亿美元规模，较2003年成长155．6％，占全球比重由2003年的6．57％、大幅跃升到11．53％．成为仅次于台湾地区120．22亿美元的第二大晶圆代工市场；2005年营收再提升至24亿美元，占全球比重也提升至13％。更重要的是，中芯国际成功挤下新加坡的特许半导体，以市占率7％跃居全球晶圆代工排名第三位，而中国晶圆代工厂商在全球20大中也共有5家企业入榜。

IC封测

与IC设计及IC制造业的高速发展相比，中国IC封测产业在近几年一直呈现稳定成长的态势，2005年新建项目建成投产的带动下成长率微幅上涨，2005年产值超过300亿元，达344．91亿元人民币，较2004年成长22．1％。

目前中国IC封装企业结构呈现明显的内外资差别，前10大企业中仅江苏长电一家本土企业入榜．不过年封装能力过亿块的企业已有9家，其中江苏长电年封装能力已达到20亿块以上；在技术方面，主要仍以低阶的DIP、QFP、SOP等传统封装形为主，不过江苏长电已开始朝CSP等级迈进。

分析中国半导体快速成长的原因产业优惠政策的支持

中国政府自1990年代的“908”及“909工程”开始，就将IC订定为国家发展的重点产业，不惜投入庞大的资金进行支持；到了十五时期，更是大力的发展汇产业，包括“18号文件”颁布就给予IC企业相当大的政策及税赋优惠。

国内市场需求持续成长

近年来NB、数字相机、PC、LCD显示器等信息产品厂房陆续大规模的向中国转移，中国已成为全球最大的信息产品生产基地，根据商务部数据，2005年中国计算机类产品出口额首次突破千亿大关，达1，048．4亿美元，占全国外贸出口总额比重也自十五计划之初2001年的7．9％提高到13．7％，预期未来中国信息产品的产量仍将大幅成长，加上消费电子及通信产品市场的持续扩大，可望带动中国国内IC产品需求持续成长。

产品设计能力大幅提升

过去中国半导体产业给人的印象普遍是技术实力的不足，此一情况在近年已有所改善。自2005年以来中国IC设计在产品创新上就取得了多项进展，包括重邮信科开发出中国第一颗0．13μm制程技术的TD-SCDMA手机核心芯片一一“通信一号”；凯明信息则推出采用90μm技术的第二代TD-SCDMA／GSM／GPRS双模及多媒体应用芯片――“火星”；青岛海信开发出中国第一款具自主知识产权的数字音视频芯片――“信芯”；中科技计算所开发出中国第一款AVS芯片――“凤芯1&2号”等，这些都显示出中国在3G通信、数字音频芯片等产品的设计能力已大幅提升。

国际半导体大厂到华投资热潮不断

随着近年来中国市场的陆续开放，其低廉劳力成本、地方政府优惠及庞大后盾市场等诱因吸引着国际大厂前往投资，并于当地设立研发中心、晶圆厂或封装厂房等，其中尤以封装测试厂为甚。以近两年的投资为例．AMD就投资1亿美元于苏州设立微处理器封装测试厂，并于2005年顺利投产；Intel于2003年宣布的成都封装厂一期工程也于2005年12月落成启用．将主要负责其自家产品P4 CPU的覆晶封测，第二期投资备忘录也已在2005年3月签订，预计于2007年投产，合计投资额4．5亿美元；至于早在深圳布局的STMicro，2006年2月亦宣布投入5亿美元．在深圳龙岗宝龙工业区兴建新的IC封测厂．有别于之前合资的深圳赛意法微电子．此为STMicro完全独资，计划年内动工，建成后年产量70亿块。

除了IC封测领域外，在IC制造方面也受到国际大厂的厚爱，其中由韩国Hynix与STMicro合作的无锡8英寸晶圆厂项目，已于2005年9月顺利获得中国工商银行7．5亿美元银行联贷．预计2006年第一季试产，第二季开始量产，初期月产能1．8万片，产品以DRAM为主：另外美国0C制造商AERO科技也在2006年2月与中国合肥高新区签订协议，将在合肥投资10亿美元分三期建设6英寸及8英寸晶圆生产线，月产能分别为4万片。

产学合作及人才培养成效浮现

由于半导体产业是知识密集型的高技术产业，相对的对于高水平技术人才的需求非常大，之前中国半导体产业普遍面临人才匮乏的问题，仅能从其它或台资企业挖角，不过近年来此情况已有所改变。2003年中国国务院科技领导小组推行了“国家集成电路人才培养基地计划”，并批准9所大学为首批人才培养基地，2004年8月再批准6所高校的加入，国家集成电路人才培养基地初步形成， 目标是在6―8年内培养出4万名IC设计人才及1万名相关制造技术人才，目前此效益已慢慢浮现。

十一五规划的半导体政策及发展目标

随着18号文件的取消及十一五计划的。有关半导体优惠政策已列入国务院2006年立法计划，并将在人大会议中讨论，其中扶持本土大企业、提高自主研发创新实力为首要目标，另外并将投资3．000亿元人民币在，C设计及制造产业上，持续重点发展设计及制造(晶圆代工)产业，其中，c设计将重点发展5家30～50亿元级企业及10家10～30亿元级厂商，制造方面则全力布建10座8英寸晶圆厂及5座12英寸晶圆厂。

另外在租税优惠方面也将有所著墨，除地方政府外，未来重点方向将放在所得税的优惠上，将原来的两免三减半提高为五免五减半(五年免税五年收一半税)或十年全免，虽然短期内其效应并无法显现，但却有利于国内外资本投入中国半导体产业。

另外就在中。美双方因18号文件中增值税问题签署谅解备忘录，由中国财政部、国家发改委及信息产业部共同制订的《集成电路产业研究与开发专项资金管理暂定办法》正式出炉，其中成立了一近30亿元人民币的研发基金．并决定自4月23日开始实施，此基金的相关内容如下：

成立宗旨：提高中国半导体研发能力及产业化水平。以加快技术创新及产品开发实力，并促进产学研合作。培养及奖励半导体产业的优秀人才。

申报条件：根据此一基金的规定。只要在中国境内注册，具有独立法人资格。经主管单位认定的半导体企业，并有符合申报指南要求的研发活动方案，具备所申报研发活动的能力、内部管理及财务制度健全皆可提出申请。

基金发放方式；将以无偿资助方式发放，其资助金额不超过该研发活动成本的50％。

值得注意的是，此半导体研发基金并不局限于半导体专用仪器。设备费及材料费上，只要是能提高研发能力的半导体相关方案，即便是人才的培养、引进及奖励等人事费也在补助范围之内。至于企业是否合格的认定工作将于发改委及信息产业部共同分担：其中发改委负责IC制造及封测业，信息产业部则负责IC设计企业，至于财政部则对发放基金的总量进行控制。

结语：十一五期间中国IC市场年复合成长率在2成以上

半导体的制造方法篇(4)

[关键词] CONWIP半导体生产线控制策略建模

一、引言

对于制造型企业来说,提高企业竞争力的可以通过降低在制品库存量、缩短交货期、改善优化生产流程,提高生产线的柔性等方法进行解决。

从物料在生产线上的流动控制来看,可分为推式(push)和拉式(pull)。推式生产控制系统以物料需求计划(MRPⅠ)和制造资源计划(MR PⅡ)为代表;拉式生产系统以看板(Kanban)系统为代表。

随着IT产业的迅速发展,半导体生产线引起了人们的关注。半导体晶元制造系统一个循环重入的过程,机器种类多、成品率波动大,制造流程复杂且重入度高,相似的步骤顺序要重复20～30次,每次重复叫做一层,不同层或不同器件的加工流程需要竞争使用生产资源。如何结合半导体生产线的特点, 设计一种生产控制策略,提高半导体生产的良品率,降低平均生产周期,是一个有重要研究价值的问题。

二、半导体制造行业的CONWIP供应链

1.半导体供应链结构

半导体产业供应链的结构具体可以细分成以下部分:IC设计公司、原材料供应商、晶圆制造厂、针测厂、晶圆测试厂、封装厂、晶片测试厂和装配(最终客户)。在该供应链上,从IC设计开始,经过链中不同企业的制造加工、测试、组装等过程,最终满足用户的需求。其各个节点企业的主要任务(功能)如下:

IC设计公司。它位于半导体供应链最上游,是整个供应链体系的驱动者。负责设计半导体产品的功能与结构。个性化需求使得IC 设计公司必须切实掌握顾客的订单需求。

原材料供应商。半导体供应链的源头,提供生产所需的原材料。包括晶圆及各种试剂等。

晶圆制造厂。其生产线的运作是一个复杂的离散过程,同时也是一个多重入的生产过程,相似的步骤顺序要重复20～30,每次重复或不同器件的加工流程需要竞争使用一些生产资源。最后,硅芯片上的晶体管通过各种复杂繁琐的制造过程连接起来形成所需回路 , 这一过程可能包含 300 多个单独的制造步骤。

针测厂。晶圆制造完成后,被切割成单个电路,即晶粒。主要任务是对晶圆进行分类。

晶圆测试厂。通过测试的晶圆进入封装阶段。晶圆测试与封装是紧密相关的生产环节。

封装厂。在封装厂完成了晶圆的封装。晶片测试厂。对于不符合条件的将处理掉。

最终客户。 通过最终测试的晶圆即可运送至客户,或按照需求将其装配成某一组件。

2.半导体供应链存在的问题

目前中国半导体制造企业存在问题中最为显著的是存货与晶粒库存水平过高引起的成本负担,由于市场需求的变动较大,存货作为缓冲池的功能,能够用以面对突变的市场运作,但是过高的库存将占用大量的流动资金,耗费大量的人力物力财力,而过低的库存却会影响到整个供应链的顾客服务水平,损害了企业的形象,流失顾客造成经济损失。因此本文将应用CONWIP库存控制理论来进行半导体供应链在制品库存控制,优化半导体供应链。

三、半导体制造行业CONWIP供应链建模型

首先,将该供应链的各节点进行整合,整合后可分为以下四个部分(阶段):IC设计和原材料供应、晶圆制造及分类(针测)、晶圆测试与封装、晶片测试和装配。其次,在不同的阶段采用不同的控制策略,将“推”式模型的效率性和“拉”式模型的灵活性结合起来为。最后,建立一定的评价指标对供应链的优化结果进行评价。

1.假设

在建立半导体产业的CONWIP/PUSH供应链数学模型前,有必要做如下假设:

(1)将所研究的供应链划分为四个环节:IC设计及原材料生产(准备);晶圆制造及分类(针测);晶圆测试及封装;晶片测试及装配。(2)IC设计能力远大于晶圆制造厂的产能。(3)供应链上各企业节点处的安全库存量ss各不相同,且供货提前期LT也不相同。(4)存在缺货现象(即无法及时满足订单需求)。(5)原材料的供应能力无限制。(6)不考虑供应链各节点间的运输延迟。

2.模型

根据CONWIP、PUSH等控制模型的原理以及以上假设,对半导体产业供应链结构进行优化――建立CONWIP/PUSH供应链管理模式。如下图:

(1)各节点企业上零部件的库存量

(1)

(2)

(3)

(4)

其中,表示在t时刻能供应装配的晶圆片数量,其计算公式为

(5)

表示t时刻,半导体的总需求量,其计算公式为

(6)

表示在t时刻可能积压的顾客订单数量。

(7)

而各节点企业在t时刻的生产量如下:

(8)

(9)

又假设条件(2)、(5)可知:(10)

(2)可能的缺货量

在供应链的各节点处可能存在缺货(除第一阶段),则第 2、3阶段的可能缺货数量为:

(11)

(12)

3.评价指标

多少的库存量才算是最佳(合理)的呢?下面给出判断依据TI。

TI表示在整个供应链上的各节点达到稳定时的平均在制品数量,TI很小时,表明该供应链的有效性好,反之则差。计算公式如下:

(13)

注:各个节点处的库存设置不同的权重,

然而,在降低整条供应链的库存水平时,可能会出现订单的积压甚至订单的丢失,因此可以用平均积压的订单数量 来衡量该供应链的顾客服务水平,其计算公式如下:

(14)

由公式(13)、(14)可知:TI与 出现不一致,当TI减小时, 将增大;当TI增大时, 则减小。因而可以根据实际情况来调整供应链上的TI与 以达到两者的均衡。也可以通过调整 来优化整条供应链。

四、结束语

本文通过分析生产系统中的CONWIP生产控制模式的基本思想及其实现过程,并将其运用到半导体制造行业的供应链中。在对半导体制造多重入特点以及供应链运作特点的分析基础上,提出了一种改进的半导体供应链库存管理模式――供应链环境下的CONWIP生产控制策略,并建立了数学模型,并进行模型分析和验证。该模式为半导体制造系统提出一个全面而通用的生产调度策略,在理论上能降低整条供应链的库存、提高顾客服务水平,可以指导半导体行业优化库存管理。

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半导体的制造方法篇(5)

>> 本土中高端电机潜力大，半导体引领技术升级 安森美半导体先进电机控制技术满足更高能效要求 功率半导体挖掘节能潜力 半导体业变迁，本土地位上升 部分电机半导体厂商的解决方案 半导体器件封装技术 半导体制造技术 网络技术融合和升级需要灵活的半导体解决方案 半导体技术最新发展 半导体巨头的技术选择 半导体技术撑起可穿戴世界 半导体制造技术综述 半导体材料技术动向及挑战 能源危机和半导体技术 创新与引领 迈向中高端 自动化将成为半导体市场最具潜力领域之一 衰退严重　本土半导体业20年来首度负增长 飞兆半导体为电机能源消耗减负等 意法半导体的高集成度硬盘电机控制器芯片 四大发展趋势加速半导体在汽车中的应用 常见问题解答 当前所在位置：

关键词：电机；交流；伺服；控制器

电机驱动的三大类

从硬件角度看，电机驱动包括变频器、驱动和伺服三大类。区别是：变频器是简单的VF控制、以“处理器+功率模块”为主，再加上一些保护措施。驱动加上了电流检测，电流检测跟扭矩直接相关，参与到整个控制算法。伺服是在驱动器基础之上加上位置和速度。

变频器基本上用在建筑机械、港口机械、电动自行车、变频空调，或者泵、风机等中。驱动应用是用在工厂自动化。伺服用于先进制造，例如CNC（数控机床）和机器人等。市场驱动因素

有三大原因促进了电机驱动市场。第一是能源效率。据统计，在整个国家的能源消耗中，电机占了约40%的消耗。可见从电机上能够节省出来的能量会是非常巨大的，所以节能需求是电机的一个永恒主题。第二是生产效率，与工厂自动化相关：另外还包含人员的效率，即研发工程师的产出效率。第三是联机、互通性。互通性更多体现在先进制造上，即运动控制系统，或多轴联动系统。工业4.0或工业IoT（物联网），是基于原有的基础设备做了网络上的提升，所以属于互联互通性。

再有，现在我国有强制性的标准，把低效率的电机用高效率的电机进行替换，并有适当的政府补贴，比如注塑机，把由液压控制变成电机控制：电动汽车的采用等。国家政策带来的直接结果，就是电机市场总量的持续攀升。

节能与“中国制造2025”政策带来的趋势，就是伺服和驱动器在整个电机控制当中的比例逐步上升。例如，现状是70%-80%的市场还是低端的产品，但先机电机产品的比例会逐步提升，例如机器人产业，国家希望在2025年国产化的比例达到45%。我国电机市场现状

工业4.O很热，但工业4.O可能不太符合中国国情。同顾整个工业时代，第一次工业革命（工业1.0）是蒸汽机，第二次是电动机，第三是计算机自动化，第四是网络化。其实中国的现状实际是处在3.O的初级阶段，离4.0还差得很远。即便日本也仅处在3.0的后期。现在对4.0更多是处于概念的探讨，还没有结论。

“中国制造2025”才是为中国带来机会的核心驱动力。因为在2025规划中定义了十大应用领域，其中之一是CNC和机器人，它们基于伺服系统，并以其为基础的高端系统级应用。这其中需要用到电机控制。对于ADI等半导体公司来说，机会在伺服控制。

以交流伺服为例，我们来看一下当前的市场格局：日系产品（松下、安川、三菱等）占据了市场接近一半的份额：欧系以西门子、施奈德、ABB为代表，占了将近20%；中国台湾系主要是台达，占了近10%的份额。可见，国内厂商全部加在一起可能还不到20%，要实现45%的比例，本土企业上升的潜力是非常巨大的。交流伺服：ADI的重点关注

CNC和机器人是系统级产品，其中系统级的软件及主控端的开发是系统制造商的核心竞争力。

半导体厂商的机会在哪里？系统设备离不开电机控制（图1）。电机控制部分有很多控制功能（图2），主要基于半导体元器件来实现，并且这部分市场总量非常明显，因为一个系统会有5、6个轴数，而在主控端一个系统只有1个。

电机控制分成三大类：变频、驱动器和伺服.ADI的核心机会是伺服控制（图3），包括交流同步或者交流异步。整个市场上，交流伺服所占比例大，并且在持续增长，因为交通伺服有多方面的优势，包括控制性能和电机效率提升、而且整个系统生产成本较低。

为此，ADI的策略是重视系统方案的推广，第一就是提供一个完整的信号链，以及系统级的解决方案，包括算法、工具等。

第二特别针对国内产品研发周期较短的特点，不仅提品本身的知识，还要上升到系统层面的知识。例如，针对一个伺服新产品，国内可能是半年或者一年的周期，但是欧美客户可能是一年以上接近两年的时间。这就要求半导体厂商能够跟客户做很多系统层面的探讨，也许客户要求半导体原厂帮助他解决掉元器件相关问题，而客户更多地专注于算法本身，所以半导体厂商是否有非常资深的AE（应用工程）支持网络，对客户也是非常重要的选择。

第三，重视系统方案厂商。这是因为产业互相跨界融合的趋势明显，之前很多系统级的集成商把重点放在本身的应用软件和主控板的开发上，但现在系统厂商已经不满足于做系统层面的开发，还开始向下扩展，做控制器，甚至做电机；做控制器的厂家也开始做电机、编码器，尝试做数控机床。因此，第三方特别是有资质、有能力的第三方无疑是非常好的选择。ADI可以把～个完整的第三方方案提供给系统厂商，系统厂商可以直接做系统级的测试，从而决定购买还是做设计。中国电机客户会是哪些’

作为ADI公司、第一关注点是国内客户，第二关注点是一些跨国公司在国内的一些研发。同时也在观察着日本客户，因为尽管目前日本客户没有明确研发举动，但接下来可能会走上这条路、否则日本在中国市场会越来越小。

在中国的海外客户各有特点。最积极主动的是欧洲和北美在华客户，日本客户相对保守、他们在中国更多偏向于生产，而不太做研发。中国台湾客户以台达为代表，有研发中心，但是更多偏向于电源及相关产品，伺服控制也没有特别多。

所以ADI把重点之一放在欧洲和北美客户，特别是欧洲客户，欧洲客户以博世、西门子、施奈德为代表。他们在国内的产品研发更多是满足国内的需求，而不是定位做价格非常便宜的产品，他们着力要做产品性价比刚刚好的产品，但不可否认，即便是这样的产品定位，从他们整个公司垂直产品线来看，也属于中端或中低端产品。相应的高端产品其实还是满足国外的需求。

国内本土客户也是类似的现状，国内客户现在即便是市场份额有将近20%，但是更多的份额偏向于低端，正在朝中端过渡。可以预见到2019年、2020年国内客户可以覆盖一部分高端的应用，但是也很难预测它们就能在高端应用上有非常大的体现。原因是电机控制或者工业相关的应用需要成熟、稳定，没有相对的技术积累难以在短时间内突破。

中国与先进国家地区的差距在哪？

首先第一个很主要的原因，无论西门子还是安川，身为系统提供商，却不单销售控制器，而是完整的系统，即销售CNC或机器人。国内客户跟国外客户相比系统层面的差距更大，如果电机控制器的差距是5个百分点或者五年的差距，可能系统层面就要达到十年的差距。这些国外客户在卖系统的同时一定是用自己的产品，带动了其整个量足够大，这是无法忽视的事实。并且系统层面带来额外的利润/附加值是更高的，对价格的压力也不是那么大。另一方面，对于伺服控制器，国外客户在整个产品级的生产上经验是更丰富的，如果从某一个角度看，可能算法层面国内客户有人做得也很好，但是如果放在整个产品的生产来看，就未必有国外做得好，这包含各种各样的环节，诸如产品故障率、生产流程控制、生产管理等。从驱动向伺服升级面临的难点

半导体的制造方法篇(6)

    关键词：知识产权 集成电路 布图设计权

    中国政府为了满足Trips协议的要求，于2001年颁布了《集成电路布图设计保护条例》，该条例已于同年开始实施[2].从该条例的文字规定看，中国的集成电路布图设计的保护水平已经完全满足了Trips协议的要求。

    事实上，中国政府早在1991年就开始起草《集成电路布图设计保护条例》。这一动议肇始于《集成电路知识产权条约》（以下简称《集成电路条约》）的制订。早在1986年，就召开了多次外交会议和专家会议，研究、起草《集成电路条约》，中国政府积极参与了该条约起草的全过程。1990年5月，在华盛顿召开外交会议，通过了集成电路条约，包括中国在内的多数国家投票赞成。此后，中国政府立即组织专门小组开始研究和起草《集成电路布图设计保护条例》。在起草工作初期，的《集成电路条约》是中国立法的主要参考文件。1993年，在GATT乌拉圭回合谈判中，Trips协议草案的邓克尔文本提出后，考虑到中国当时正试图恢复其GATT缔约国的地位，Trips协议成为中国起草《集成电路布图设计保护条例》所参考的最为重要的文献

    由于WIPO的《集成电路条约》一直未能生效；加之中国加入WTO的进程又是一波三折，中国的《集成电路布图设计保护条例》一直没有一个适当的出台时机。直到2001 年，中国在加入WTO方面出现了转机，为配合国内外各方面的工作，中国政府颁布了《集成电路布图设计保护条例》。就在这一年，中国加入了WTO.

    本文拟就中国《集成电路布图设计保护条例》的规定，同Trips协议和WIPO的《集成电路条约》以及有关国家的法律，分别从权利的保护对象、范围、内容和效力等方面，从知识产权法律理论的角度进行分析、评论和比较。

    一、保护对象

    中国的《集成电路布图设计保护条例》开宗明义在标题上直接采用布图设计作为中心词，这就将其保护范围限定于半导体集成电路，因为只有半导体集成电路在制造过程中对布图设计有着必然的依赖。该条例第二条在界定集成电路概念时专门指明，条例中所称集成电路为半导体集成电路。[3]

    将保护范围限定在半导体集成电路范围是国际上的通例。美国是世界上第一个颁布集成电路保护法律的国家，从美国1978年首次提出集成电路保护的问题，到1984 年颁布专门立法的过程可以看出，布图设计（美国法称掩模作品）一直被作为这类法律保护的直接对象[4].应当说，这一法律的最基本的目的就是为了防止未经许可随意复制他人的布图设计。此后，日本、瑞典等国的保护集成电路的国内法均采用了这种“美国模式”。

    1986年在美、日等国的提议下，WIPO开始制订保护集成电路的条约。尽管该条约在总体设计上采用了前述美国模式，但在其起草过程中，也曾经就是否明确将保护对象限定在半导体集成电路之内发生过争论。在1988年11月的草案中，对于是否在集成电路之前加上“半导体”这一文字限定，依旧是两种方案。

    事实上，通过保护布图设计的手段来达到保护集成电路目的的美国模式本身，已经将保护对象限定在半导体集成电路的范围之内了。因为在目前的技术发展水平上，布图设计本身就是针对半导体集成电路的，每一种半导体集成电路都必然与一套特定的布图设计相对应。而半导体集成电路之外的混合集成电路（Hybrid IC），如薄膜或者厚膜集成电路均不直接涉及布图设计的问题。美国人甚至在其国内法的标题上或正文中就直接采用了半导体芯片或者半导体产品的提法。[5]

    中国的集成电路保护条例从起草到颁布的整个过程，都一直使用半导体集成电路的提法。这种做法不仅同国际社会保持一致，而且也符合知识产权制度本身的功能分配。对于半导体集成电路之外的其他集成电路，如前述混合集成电路中并不存在像布图设计这样复杂的设计，充其量也就存在一些如同印刷电路、相对简单的金属化互联引线。严格说来，混合电路只是一种由若干分立器件（Devices）或半导体集成电路组合而成的功能性组件，完全不同于半导体集成电路将全部器件集成于单片的硅或化合物半导体材料之中。因此，对于半导体集成电路之外的其他相关产品完全可以适用专利法加以保护。不致出现如半导体集成电路所面临的与专利法之间的不和谐[6].

    尽管世界各国在其立法模式上普遍采用了保护布图设计的美国模式，但对布图设计的称谓却各不相同。世界上最早立法保护集成电路的三个国家中就分别采用了三种不同的叫法：美国人称其为掩模作品（Mask work）；日本人则使用了线路布局（Circuit Layout）的提法；瑞典人使用的是布图设计（Layout Design）。但这并不算结束，随后跟进的欧共体指令[7]却又使用了形貌结构（Topography，也有译作拓朴图或者构型的）。在这多个术语中，中国与WIPO的《集成电路条约》保持一致，采用了布图设计的称谓。

    美国法所使用的“掩模作品”，虽然在产业界十分流行，但在技术层面上显然已经落后。如今，相对先进的制造商已经完全可以不再使用传统的掩模板来制造集成电路。所有掩模图形均可以存储于计算机中，通过控制电子束扫描进行表面曝光，或者通过低能加速器进行离子注入等技术均可将掩模图形集成于半导体材料之中。而日本人所使用的线路布局一词则很容易同印刷电路 （Printed Circuit）混淆，在产业界也少有人这样称呼布图设计。相比之下，布图设计和形貌结构则是较为通行的用法，其中形貌结构（Topography）原本为地理学中术语，指起伏不平的地貌，后微电子产业借用了这一术语，用以指代布图设计。但在汉语环境中，布图设计的用法更为普遍，故中国的相关规定采用了布图设计一词[8].

    从上面分析可知，中国的国内法在保护对象方面采取了与国际上相关国际条约或者有关国家的国内法完全相同的模式，即通过直接赋予布图设计以专有权的方式，来实现保护采用该布图设计的集成电路的目的。

    二、权利内容的设定

    各国在集成电路保护问题上都采用了设权方式，即在传统的知识产权体系中新设立一种既不同于专利权，也不同于著作权等传统知识产权形式的新型权利—布图设计权 [9].就中国而言，考虑到中国立法的直接目的，自然不可能另外闭门自造一套与众不同的制度。根据中国《集成电路布图设计保护条例》，布图设计权人享有 （l）对受保护的布图设计的全部或者其中任何具有独创性的部分进行复制的专有权，和（2）将受保护的布图设计、含有该布图设计的集成电路或者含有该集成电路的物品投入商业利用的专有权。[10]这一规定同wTO的Trips协议相比，仅仅在文字表述方式上存在差异，其权利内容是完全相同的。[11]

    从前述规定中可以发现，所谓布图设计权在内容上包含两个方面，即复制权和商业实施权。而这两项内容在原有的知识产权种类中，分别属于著作权和专利权中的权能。布图设计权则兼采二者内容于一身，这反映出集成电路保护法在原有的知识产权体系中介于专利权和著作权之间的特殊地位，这一特性同样在布图设计受保护的条件上得到突出反映。受著作权法保护的作品必须具备独创性，被授予专利权的发明则必须具备创造性，即只有相对比现有技术水平有较大提高的发明才能获得专利权，这是各国专利法的通行做法。而从目前国际社会对于独创性的解释可知，作品只需具备最低限度的创造性即被认为具备了独创性。由此可以推知，专利法中的创造性在创造高度方面的要求显然高于著作权法中的独创性。而各国的集成电路保护法及相关国际条约在保护条件方面的规定，一方面借用了著作权法中关于独创性（originality）的概念，另一方面又要求受保护的布图设计不能是平庸或者司空见惯的。[12]可见在法律上对受保护布图设计在创造性方面所提出的要求正好介于著作权法和专利法之间。

    布图设计权之所以在内容上兼采著作权和专利权中的内容，根本原因还是布图设计本身同时具有著作权法和专利法保护对象的双重属性。布图设计在外在形式上，表现为一系列的图形。如欧共体集成电路保护指令中就直接将布图设计定义为一系列的图形，[13]当这些平面图形按照一定的规则被固化在硅片表面下不同深度中后，便可形成三维的立体结构，实现特定的电子功能，也就是说这种外在表现为图形的布图设计有其内在的实用功能，其最终的价值是通过特定的电子功能得以实现的，正是因为布图设计的这种属性导致了布图设计权在内容上的设计也具备了类似著作权和专利权的属性。

    三、权利效力和限制

    在各类知识产权中，受法律保护的条件存在高下之分。这必然导致权利效力也存在强弱不同。著作权的效力仅限于作品的表达（expression），而专利权所能延及的层面则比著作权法中的表达更为抽象。专利权的效力不仅延及于某一技术方案的某种具体实现方式，而且可以延及该技术方案本身。从前述布图设计权的内容的介绍中可以看出，中国法规中所规定的布图设计权，在效力上同专利权的设计并无差异。然而，回顾WIPO起草《集成电路条约》的过程可知，参与起草的各国曾就布图设计权的效力发生过极大的争议，发展中国家希望将布图设计权的效力限定在复制布图设计和利用布图设计制造集成电路这两个层面上；而以美、日为代表的集成电路技术强国则并不满足这两个层面，还打算将布图设计权的效力延伸至安装有受保护的布图设计集成电路的物品上。美、日两国的主张即是将布图设计权的效力延伸到第三个层次上，这在效力上就完全等同于专利权。由于发展中国家的强烈反对，致使WIPO的条约在布图设计权的效力上采取了模棱两可的做法，即在该条约的第3条（1）（h） 和第6条（1）（a）（ii）中分别采用了不同的表述方式。

    然而，在1994年WTO的Trips协议通过之后，由于Trips 协议就布图设计权的效力作了专门规定，[14]致使WIPO条约中遗留的问题在Trips协议中不复存在，Trips协议完全采取了美、日等国的立场，将权利效力延伸到了第三层次。中国为了能加入WTO，自然只能采用跟进的态度，在中国的《集成电路布图设计保护条例》第7条中，有关布图设计权的效力与 Trips协议在实质上完全一致。

    应该说，在Trips协议通过之后布图设计权的效力问题在立法上已经解决，但是Trips协议的这种做法在知识产权法律理论上是存在问题的，知识产权的效力从来都同该权利产生的条件高低相关。通常，权利产生的条件越苛刻，权利效力也就越强，这在前述著作权和专利权的效力差异上已经表现得尤为明显，不仅如此，对于同类知识产权也是这样，比如商标必须具备显著性才能受到法律保护，因此显著性即为商标权产生的条件。如果一个商标的显著性强，则依附于该商标上的商标权的效力也相应较强，而布图设计权在创造性要求方面显然低于专利法的要求，因此其权利效力理所当然地应当低于专利法，而不应当与专利权相同，即不应当延伸到第三层次上。当然，布图设计权的创造性要求比起著作权又远高于独创性要求，因此布图设计权的效力应当强于著作权。具体地讲，著作权效力只能及于对作品的复制；而布图设计权的效力则不仅可及于对布图设计的复制，还可以延伸到对布图设计本身的商业利用，即第二层次。所以，当年发展中国家在WIPO《集成电路条约》谈判中的主张在理论上应当是成立的。中国虽然一直都不赞同美、日等国的主张，但为了同 WTO的相关规定保持一致，只得将布图设计权的效力强化到用集成电路组装的物品的商业利用，即第三层次。

    无论是著作权，还是专利权在法律上都受到一定的限制，布图设计权也不例外。中国的相关法律对于布图设计权的限制同国际上其他国家的规定并无大异。为个人目的或者单纯为评价、分析、研究、教学等目的而复制受保护的布图设计，比如为前述目的实施反向工程的行为；或者在前述反向工程的基础上，创作出具有独创性的布图设计的行为；以及对自己独立创作的与他人相同的布图设计进行复制或者将其投入商业利用的行为等均不属于侵犯布图设计权的行为等。[15]这类行为等同于著作权法中合理使用行为。此外，中国《集成电路布图设计保护条例》还就权利用尽等知识产权法中通行的权利限制类型作出了规定。[16]

    在中国《集成电路布图设计保护条例》中还明确规定了非自愿许可的相关条件和性质[17].即不仅将实施非自愿许可限定在国家处于紧急状态或者作为不正当竞争行为的救济措施的条件上，而且将这种许可方式界定为非独占的、有偿的。并且，当实施非自愿许可的条件一旦消失，该许可就应当被终止。这些规定同Trips协议以及《巴黎公约》中关于强制许可的规定基本一致[18].

    四、实施效果的评价

    中国的《集成电路布图设计保护条例》从起草到颁布大约经历了10年的历程，应该说在立法方面基本遵循了国际上的通行做法，但在该条例实施的头15个月里，国家知识产权局总共接到的布图设计权申请数量为245件[19]，平均每月不足17件。到目前为止，中国尚未见有依照该条例判决的案件。这种情况同专利法、著作权法等其他知识产权相关法律门庭若市的状态相比显然呈门可罗雀之状。但如果从世界范围着眼，这一现象并非中国特色。美国作为集成电路的制造大国，在其《半导体芯片保护法》颁布20年后的今天，诉至法院的案件也屈指可数。德国作为欧洲的技术大国，每年在其专利商标局登记的布图设计数量较之专利、商标的申请量也可谓小巫见大巫。所以中国的现状完全是正常状态。

    这种状态从反面提出了一个问题，即我们是否应当对现行知识产权立法的合理性进行反思？近20年来，国际知识产权立法可谓突飞猛进。第一个十年，完成了知识产权立法的总体框架；第二个十年，完全在立法上达到发达国家的立法水平。如此发展速度固然有国内经济技术进步在宏观上带来的动力，但在微观上这些年的立法似乎过分地强调一时一事的需求，而忽略了知识产权法内在的逻辑联系和产业发展的长远需求。比如，近10余年中发生在著作权法中的一系列事件，如计算机程序、技术措施、MP3、P2P等无不反映出这种倾向。如今，在集成电路新产品遍布于世的信息时代，集成电路布图设计的立法似乎只具有一种象征意义，人们并没有踊跃地选择这种保护模式。这并非因为大家不看重集成电路本身，相反产业界对于集成电路的重视程度与计算机程序完全相当。因为集成电路是计算机硬件的核心，人们不可能对集成电路技术漠不关心。人们冷落集成电路布图设计保护法的原因还在于现实的需求和已有的法律框架间存在差距。

    进入20世纪80年代后期，由于集成电路产品更新速度大大地加快，这从计算机CPU芯片的更新上得到充分地反映。面对如此更新速度，即使是简单地复制这类超大规模芯片的布图设计也难以跟上技术的更新速度。随着计算机辅助设计技术的普及，设计工作不再单纯采用人工设计，大量的设计工作通过工具软件直接生成。换言之，单纯复制布图设计未必能立即给复制者带来丰厚的利益。此外，集成电路产品的设计不再仅仅取决于布图设计图形，相关工艺设计在产品制造中也发挥着越来越重要的作用。这些技术因素的变化致使原有的法律保护模式有隔靴搔痒之感。这必然导致集成电路布图设计保护法被打入冷宫。当然，事物的发展是呈螺旋状态的，当技术发展到一定程度后还会呈现新的瓶颈。这时技术更新的速度会大大放慢。到这时复制布图设计在诸多因素中或许又会重新回到主导地位，到那时这种以前述“美国模式”为基础的法律的作用或许又会重新显现出来。

    五、结论

    中国的集成电路保护法在现阶段只具有象征意义，因为在中国现在的土壤中保护集成电路布图设计的需求尚不十分强烈。这一方面是因为中国的集成电路产业尚不够发达，另一方面也是因为目前的保护模式并不完全适应产业界的需求。但中国作为国际社会的一员，为了保持与国际社会的一致性仍然颁布了这一法规。这一事实本身也说明了中国希望融入国际社会的愿望和决心。另一方面，国际社会在创设知识产权制度中的新规则时，应当从过去的实践中总结经验教训，更全面、更客观地根据长远需求，而不是眼前利益决定制度的发展和进步……

    注释

    [1]本文根据2004年10月10日在中德知识产权研讨会上发言稿修改而成。

    [2]见中华人民共和国国务院令第300号。

    [3]中国《集成电路布图设计保护条例》第二条第一项规定：“集成电路，是指半导体集成电路，即以半导体材料为基片，将至少有一个是有源元件的两个以上元件和部分或者全部互连线路集成在基片之中或者基片之上，以执行某种电子功能的中间产品或者最终产品”。

    [4] 见Morton David Goldberg，Computer software and Chips（protection and Marketing） 1985一Volume one，Practising Law Institute，page 203；又见Alfred P.Meijboom International Semiconductor Chip Protection，International Computer Law Adviser  Dec.1988；以及美国法典第17编第9章第901、902条。

    [5]见美国法典第17编第9章。

    [6]见郭禾，《半导体集成电路知识产权保护》载《中国人民大学学报》2004年第1期，总103期。

    [7]见欧共体《关于半导体产品形貌结构法律保护的指令》（87/54）。

    [8]早在约20年前编写的《中国大百科全书??电子学与计算机》就以布图设计作为主词条。见《中国大百科全书??电子学与计算机》第55页。

    [9]见郭禾，《集成电路布图设计权—一种新型的知识产权》，载《知识产权》杂志，1992年第6期。

    [10]见中国《集成电路布图设计保护条例》第7条。

    [11]见TriPs第35、36条。见wIPO集成电路条约第3条第2项（a）、（b），美国《半导体芯片产品保护法》第902条（b）款。

    [12]见wIPO集成电路条约第3条第2项（a）、（b），美国《半导体芯片产品保护法》第902条（b）款。见欧共体《关于半导体产品形貌结构法律保护的指令》（87/54）。

    [13]见欧共体《关于半导体产品形貌结构法律保护的指令》（87/54）。

    [14]见TriPs协议第36条。

    [15]见中国《集成电路布图设计保护条例》第23条。

    [16]见中国《集成电路布图设计保护条例》第24条。

    [17]见中国《集成电路布图设计保护条例》第25一29条。

    [18]见Trips协议第37条第2款、第31条，巴黎公约第5条。

半导体的制造方法篇(7)

【关键词】半导体企业；生产管理；技术展望

现阶段，半导体行业基本处于国外的技术垄断之下，虽然近年来在国家政策的大力扶持下，国内半导体企业顽强生长，取得了不错的发展成就，但距离打破国外技术垄断仍有一段差距。对此，国内半导体企业必须加强生产管理，同时积极开展新技术的研发工作，努力发展自主知识产权，促进本土半导体行业的健康快速发展。

1半导体企业生产的常见问题

1．1产品良率控制方面

作为高新技术行业，半导体行业的良品控制与技术先进性密切相关，但当前半导体生产的核心技术基本被国外企业所把持，而国内半导体企业的良品率一直处于较低水平。特别是在新上设备、制程转换的过程中，产品良率控制更是容易出现大的问题。例如，某半导体公司对2013年度的晶圆报废情况进行了统计，发现个别月份的晶圆报废数量特别多，通过对生产记录的进一步追溯，确定问题主要出现在三个方面:一是新设备安装后调试不当;二是产品制程转换中有个别问题未处理到位;三是设备保养出现疏忽。

1．2生产瓶颈方面

机台生产能力不足是导致企业产能瓶颈的主要原因，同时也是非常辣手的一个问题。在半导体生产中，需要对各机台的生产能力进行统筹协调，做好排产工作，但现实生产中经常受到各方面因素的干扰，使得原有的排产计划被打乱，各机台之前的生产平衡被打破，进而出现个别机台的积压现象。此外，在实际生产过程中，不同设备的保养进度可能并不一致，当个别设备需要临时保养时，就需要其他机台超负荷运作以保证产能稳定，但这样一来就很可能导致产品质量问题的增多。

1．3设备故障方面

设备故障会给企业带来巨大的经济损失，除了故障处理带来的维修费用投入外，故障多发还会导致产品交期滞后，影响企业的对外形象。同时，设备故障会使原来流畅的生产线遭到破坏，并使员工工作量大幅增加，导致员工工作积极性下降，生产管理难度增大。此外，一些关键设备的停滞还会对那些有连续生产需求的元件质量造成巨大影响，考虑到半导体行业的特殊性，这些产品的质量一旦出现问题就只能予以报废。

2半导体企业生产管理的强化

2．1质量管理体系建设

首先，企业要加强质管队伍的管理和建设，要求质管部门及人员严格依据质量监测方案的有关要求开展各项工作，深入总结半导体生产的质量控制要素，并从事前、事中、事后三个方面制定相应的质量监管计划，全面做好日常的质量监督工作。其次，加强硬件设备投入，加快技术改造进程，紧跟国家相关计量技术法规变化，不断提高硬件标准，保证企业具有足够的检测能力。与此同时，紧抓员工教育与管理，增强各级人员的质量控制意识，为企业生产管理奠定人力保障。最后，建立健全管理评审制度，对企业生产管理情况进行实事求是的评价，并提出相应的改进意见，促进企业质量管理体系的不断发展与完善。

2．2加强自主创新

自主创新既是企业自身发展的需要，也是国家战略发展的客观需求。当前我国半导体企业在技术创新方面的主体意识淡薄、资金投入不足、自有知识产权匮乏、产品利润率低下，在国际半导体市场中没有形成自己的核心竞争力。今后，国内半导体企业应加强自主创新研究，努力掌握拥有自主知识产权的核心技术，争取早日摆脱国外知识产权压迫。在这方面，可以借鉴我国知名企业华为的发展经验，华为每年在技术研发上的投入多达几十亿美金，占公司总收入的15%左右，在充足的研发经费支持下，华为每年都要申请大量专利，并且掌握了大量的核心技术，这为华为参与国际竞争提供了有力的技术和专利支撑。

2．3完善设备管理

为保证生产计划的顺利实施，需要企业加强生产设备的动态管理，提前预知并积极应对设备故障。为此，企业要实时获取设备运行的相关数据，包括PCS(统计控制系统)数据、KPP(关键工艺参数)数据、CPP(控制工艺参数)数据等，这些数据通常反映了设备的运行现状，如光刻机的雕刻位置与切口宽度等，通过分析这些数据就能实现对设备运行状态的持续跟踪与监控。一般情况下，上述数据都会自动保存导半导体设备的日志文件中，企业要做好相关日志文件的搜集、整理和分析工作，同时辅以相关设备状态检测理论及方法，对产品生产过程进行实时监控，确保设备始终处于最佳运行状态下。在具体的设备管理方法上，目前较常采用的方法是计划驱动管理模式，即根据设备运行状态及企业排产计划合理设定检修日期，对不同设备的维护保养进行统一协调和规划，保证生产计划顺利执行。除上述基本方法外，还有基于设备利用率的动态管理方法、基于扰动的生产准备管理方法等，在实际生产过程中，企业应灵活运用以上方法，尽可能降低设备因素对企业生产管理的影响。

3半导体企业生产新技术展望

近年来，国际半导体技术工艺不断发展，如何在控制成本的同时稳定缩小芯片尺寸成为半导体行业的竞争焦点。当前，国外半导体企业已经全面实现14nm量产，10nm量产工艺也已推出，虽然实际产能表现并不理想，但也在稳步改进之中，预计近期内即可完善。多年以来，提高光刻分辨率的渠道主要有三种:缩短曝光波长、增大镜头数值孔径NA、减少K1，但随着芯片尺寸的不断缩小，传统光刻技术逐渐达到技术瓶颈，当前采用的193nm光刻技术以及多重曝光技术已不太可能有更大作为，并且在10nm水平已经表现出了良品率低的问题，今后EUV光刻成为支持芯片尺寸继续缩小的重要技术方向。此外，除了缩小尺寸，半导体行业面临的其他关键技术工艺还包括450mm硅片、TSV3D封装、FinFET结构、III－V族作沟道材料等，以上每一项技术的新进展，都将带动半导体行业的进一步发展。

4结语

综上所述，半导体是国家重点扶持的高新技术产业之一，同时也是我国高新技术领域的一大短板。针对当前国内半导体企业生产的常见问题，应从以下方面入手:加强质量管理体系建设、加强自主创新、完善设备管理，在提高企业生产管理水平的同时，掌握更多拥有自主知识产权的核心技术，促进我国半导体行业健康持续发展。

参考文献:

［1］刘光华，戴敏洁．半导体生产的质量管理与质量控制［J］．文摘版:工程技术，2016(04)．

［2］杨立功，于晓权，李晓红，罗俊．半导体可靠性技术现状与展望［J］．微电子学，2015(03)．