后摩尔时代，制造业将在原子层面被重新定义

（原标题：后摩尔时代，制造业将在原子层面被重新定义）

近期,国务院新闻办举行“推动高质量发展”系列主题新闻发布会,在促进新兴产业和未来产业发展相关问题上,工信部部长金壮龙在发布上提出“未来产业要超前布局”,聚焦—未来制造、未来信息、未来材料、未来能源、未来空间、未来健康等六大方向。而原子级制造作为围绕这六个方向特别聚焦的领域之一,是制造业未来发展的前沿方向及发展新质生产力的重要抓手,成为政策焦点。

什么是原子级制造?

通俗来讲,原子级制造就是在原子尺度上去进行加工,形成具有原子级特定结构特征的器件产品。从实现形式上,可以是以原子级精度进行“去除”加工,也可以是以原子级精度进行“增材”制造。无论哪种方式,都要实现对大规模原子的逐一精确操控。原子级制造工艺创制的新物质和零部件,不但能在结构上实现原子尺度的精准、完美,而且其物理特性远超常规块体材料的物性。

作为新质生产力发展的前沿科技,原子级制造是以制造具备颠覆性性能的材料、器件与系统为目标,其发展将推动人类制造技术走向极限水平,有望催生出一批加速促进国民经济和社会发展的基础性和先导性技术,关乎我国在下一轮科技竞争中的核心竞争力,受到学术界、工业界乃至整个社会的广泛关注。

发布会指出,将围绕以原子级制造为代表的未来发展方向,实施一批科研攻关项目,突破一批关键核心技术,形成一批标志性产品,取得一批标志性成果,建设一批企业孵化器。支持有条件的地区先行先试,开发典型应用场景,探索建设未来产业先导区,培育更多高新技术企业、独角兽企业和专精特新中小企业。

原子级制造技术提出至今,已经在一些尖端制造领域变成现实。在半导体领域,随着后摩尔时代晶圆加工精度要求的不断提高,薄膜沉积设备作为集成电路先进制程晶圆制造的关键设备,因其技术参数直接影响芯片性能,众多制造厂商已经开始在原子层上下功夫。

原子层沉积技术(atomic layer deposition, ALD)是一种一层一层原子级生长的薄膜制备技术,凭借沉积薄膜厚度的高度可控性、优异的均匀性和三维保形性,在半导体先进制程应用领域彰显优势,成为一项沉积功能薄膜的重要技术。

目前,国内具备原子级制造能力的企业凤毛麟角。位于无锡的微导纳米为其中之一,自2015年成立至今,微导纳米以原子层沉积(ALD)技术为核心,专注于先进微米级、纳米级薄膜沉积设备的研发、生产与销售。

加速形成新质生产力,ALD设备助力半导体产业加速实现国产替代

根据公开的市场数据统计,微导纳米的 ALD 产品已连续多年在营收规模、订单总量和市场占有率方面位居国内同类企业第一。公开资料显示,微导纳米是国内首家成功将量产型High-k(高介电常数)原子层沉积(ALD)设备应用于集成电路制造前道生产线的国产设备厂商,并已获得客户重复订单认可,填补了我国在该项半导体设备上的空白。

目前,微导纳米已经有iTomic、iTomic MW、iTomicPE等以原子层沉积技术为核心的产品系列,且与国内多家厂商建立了深度合作关系,相关产品涵盖了逻辑、存储、化合物半导体、新型显示等诸多细分应用领域,多项设备关键指标达到国际先进水平。

据微导纳米投资者调研纪要显示,应用于集成电路制造前道生产线的原子层沉积设备一经上市迅速通过量产验证,抢占了该项技术国产化的先机,为后续的本土化发展奠定了基础。

科学研究表明,原子层沉积技术具有沉积大面积均匀薄膜,膜厚纳米级可控生长,低温条件沉积,适合各种复杂基底(如高深宽比的结构)的优异性能。这些独特的优势使原子层沉积技术在大规模集成电路、新型能源、催化剂,储能材料等方面均有着重要的应用前景。

值得注意的是,随着全球半导体产业的进一步扩张,市场竞争更加充分,半导体设备制造产业或将面临新一轮技术变革。届时,以ALD设备为代表的原子级制造技术或将成为焦点赛道。根据 SEMI 行业统计,ALD约占半导体镀膜板块的11~13%市场份额,未来几年预计将保持高速增长,复合增长率高达26.3%。

对于微导纳米这样的初步掌握原子级制造技术的企业而言,市场需求的持续扩张即是机遇,也是挑战。机遇在于,先发技术优势让其以领先姿态面对后来者。挑战则是,在技术突飞猛进的时代,参与其中的竞争者唯有不断突破创新,才能稳立时代潮头。