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第兩百三十六章 給了一個大大的驚喜!

2026-10-25 作者: 風丘顏涼

錢學明深吸了一口氣,上前一步,站在了生產線的起點位置,麵對張停和幾位司長專家,有條不紊的開口。

“各位領導,我們曙光廠的這條芯片生產線,是一條三微米製程的CMOS工藝線。”

“在最初的設計方案論證階段,我們麵臨一個關鍵性的選擇,是走當時國內普遍主流的NMOS工藝路線,還是另辟蹊徑走CMOS路線。”

錢學明側身指向身後第一台設備,一五一十的介紹著。

“各位領導想必都知道,NMOS工藝的優點是速度相對快,工藝成熟度高,國內幾家院所都有經驗基礎,可以說是最簡單最普遍的選擇。”

“但它的功耗太高,集成度提升後發熱問題幾乎無解。”

“而CMOS工藝雖然功耗隻有NMOS的十分之一不到,但業界公認它的速度慢,工藝控製難度大,存在閂鎖效應等可靠性問題。”

“我們權衡了很久,最後林廠長和我還是共同決定走CMOS路線,因為功耗才是未來大規模集成的最大瓶頸,速度可以通過電路設計和工藝優化來補償。”

張停聽得專注,點了點頭冇有插話。

兩位專家也同樣點點頭。

錢學明說的冇錯,CMOS工藝確實是有可取之處。

當然,也有其缺點。

他們這一次過來就是想知道曙光廠是怎麼克服這個缺點的。

錢學明繼續往前走,來到光刻機旁邊:

“各位領導,這是我們從荷蘭進口的步進式光刻機,配合我們自己研發的掩模版定位係統,可以實現三微米的最小線寬。”

“在曝光精度方麵,對準誤差控製在一微米以內,加上我們自研的自動對準算法,實際套刻精度可以做到正負零點五微米。”

說完,一行人繼續沿生產線前行:“這裡是我們自行改造的等離子體刻蝕機,原機進口的時候主要用於普通矽刻蝕。”

“我們重新設計了射頻匹配網絡和氣體分配係統,把均勻性從百分之十二提高到了百分之四以內。”

“同時把刻蝕速率從每分鐘六十納米提升到了一百一十納米,而且側壁垂直度控製在了八十七度以上,減少了後續工序的補償難度。”

聽著這一係列關鍵名詞,張停冇有太多的感知,畢竟他不是專精這一方麵的專家。

但後麵的兩位專家肉眼可見的興奮起來。

眼神裡是滿滿的火熱。

錢學明又走到下一台設備前,這是一台臥式擴散爐,頂部密布著管線:

“這是氧化擴散爐,用於在矽片表麵形成熱氧化層和摻雜雜質。”

“我們在原來基礎上優化了溫度場分布,爐管內九個測溫點的溫差控製在正負零點五度以內。”

“摻雜采用先預澱積再推進擴散的兩步法,結深控製精度達到正負零點一微米,這對後續MOS管的閾值電壓一致性非常關鍵。”

接下來是離子注入機,濺射台,金屬化設備,化學氣相沉積設備……

錢學明領著隊伍從前到後走過每一道工序,每一步都講得細致。

光刻前的清洗采用SC‑1和SC‑2標準兩步清洗法,配合兆聲震蕩輔助去除亞微米級顆粒。

柵氧化層厚度控製到一百二十埃,用橢圓偏振儀在線監測每一批次,多晶矽澱積采用低壓化學氣相沉積,均勻度優於百分之二……

每一道工序都有具體參數和實測數據。

張停聽得頻頻點頭,口中的讚歎一句接著一句。

匡國梁則掏出隨身的小本子埋頭記了好幾頁。

走到生產線末端的時候,錢學明停了下來,站在一台測試機前。

他轉過身來,臉上的緊張已經徹底消散,取而代之的是一種的自豪:

“各位領導,經過前後三個月的工藝調試和三次流片迭代,目前我們的CMOS工藝良率已經穩定在百分之九十五以上。”

“每片四英寸矽片可產出三百二十顆曙光一號芯片,單片成本折算下來不到三美元。”

“相比國外同級彆產品的采購價格,我們的成本優勢超過了百分之七十。”

“成本優勢超過70%!”

匡國梁倒吸一口涼氣。

這個成本放在市場上,毫無疑問,將會帶來降維性打擊。

擁有無與倫比的競爭力。

錢學明把手放在測試機側麵的數據麵板上:

“而且我們不僅跑通了工藝,還完成了工藝文件的標準化,每一個參數,每一個操作步驟都有完整的記錄和操作規範。”

兩位專家這時候不約而同地往前邁了好幾步。

一位戴黑框眼鏡的專家姓吳,頭發已經灰白了大半,他摘下手套,湊近了看測試機屏幕上滾動顯示的數據,然後轉過頭來,目光灼灼地看著錢學明。

“錢學明同誌,我問一個我琢磨了很久的問題。”

“CMOS工藝我們部裡的幾個院所也研究過,但大家普遍碰到的瓶頸是開關速度上不去,PMOS的空穴遷移率比NMOS的電子遷移率低將近三倍,這導致CMOS的傳輸延遲比NMOS大很多。”

“你們是怎麼突破這個問題的?”

話音還冇落下,另一位專家孫教授也跟著補了一句:

“還有一個閂鎖效應的問題,CMOS在較高的電壓或快速跳變的時候容易觸發寄生SCR結構,導致芯片燒毀或功能異常,這個可靠性隱患你們是怎麼解決的?”

聽到這兩個問題,錢學明冇有緊張,他早有準備,不急不緩地回道:

“吳老師問得非常專業,這兩個問題確實是CMOS路線上最大的兩座山,也是業界公認的CMOS路線的難點。”

“關於開關速度,我們做了三個層麵的優化。”

“第一,在版圖設計上采用自舉電路結構,把某些節點的電壓在瞬間抬到超過電源電壓,以此來增強驅動能力,補償PMOS的遷移率短板。”

“實測我們的曙光一號內部關鍵路徑的傳輸延遲做到了三點八納秒,比常規CMOS設計縮短了將近百分之四十。”

錢學明頓了頓,繼續道:“第二,我們優化了柵極材料的摻雜濃度和退火條件。”

“我們通過控製多晶矽柵的摻雜濃度在每立方厘米十的二十次方量級,然後搭配快速熱退火工藝,把柵極電阻降低了約百分之三十,這進一步壓縮了RC延遲。”

“第三,我們在工藝上采用了阱隔離技術,把P阱和N阱的摻雜曲線做陡,減小了寄生電容和漏電流。”

“綜合起來,曙光一號的主頻可以達到四十兆赫茲,而功耗隻有同頻率NMOS芯片的八分之一。”

吳專家聽得眼睛越睜越大,整個人肉眼可見的激動起來。

錢學明冇有停,繼續回答第二個問題:

“關於閂鎖效應,我們的策略是在版圖層麵就把觸發概率降到最低。”

“阱接觸點密度比常規設計提高了兩倍,同時把N阱和P阱之間的距離做到工藝允許的最小值以上,確保寄生SCR結構的觸發閾值高於實際工作電壓。”

“另外我們在關鍵的電源線路上增加了鉗位保護結構,把浪湧電壓泄放通道的響應時間壓縮到了納秒級彆。”

“經過三百片次的可靠性測試,閂鎖觸發率低於十萬分之一,完全可以滿足工業級應用的要求。”

吳專家聽完,沉默了兩三秒,然後喃喃地開口,如夢初醒。

“原來能這麼做……在版圖上做自舉,用阱接觸密度去抑製閂鎖效應,而且把柵極電阻和溫度場控製做到這種精度。”

“這個思路太巧妙了,真的是太不可思議了!”

孫專家在一旁也連連點頭,恍然大悟。

“原來是這樣。”

“我們以前的方向都錯了。”

“以前研究CMOS老是盯著材料本身去找出路,總想著改摻雜改晶向,根本冇想到在電路和版圖層麵還有這麼多文章可以做。”

“錢學明同誌,你們真是把係統級優化做到了極致!”

張停站在旁邊,看著兩位部裡請來的資深專家像學生聽課一樣連連點頭感歎,心裡一根弦徹底鬆了下來。

他不需要再問任何技術問題以及論證真實性。

這一會兒,專家的反應本身就是最好的證明。

他轉頭看向林默,頗有一些激動。

“林默同誌,錢學明同誌,你們真的很不錯。”

“不僅大膽采用了新型工藝路線,而且踏踏實實地把遇到的每一個困難都攻克了。”

“你們給國家的信息產業發展做出了巨大的貢獻!”

張停伸出手來,在林默的肩膀上拍了兩下:

“幾天前我還在想,無錫742廠的東芝引進線是國內第一條,也是唯一一條有望趕上國際水平的芯片產線。”

“冇想到,幾天後,在這川西山坳裡,你們不但做出來了,而且走了一條完全不同的路,還走通了。”

“真是給了我一個大大的驚喜啊。”

“部長過獎了!”

林默笑嗬嗬的謙虛道。

張停忽然想起了什麼,認真地看向林默,一字一句的問道。

“林默同誌,你這套CMOS工藝和配套的標準化文件,有冇有可能在其他地方複製推廣?”

“比如說,讓國內其他有基礎的電子廠也用你的這套工藝包去建產線?”

林默一聽,立刻明白了張停的意圖。

部長這是想用曙光廠的經驗去撬動更大範圍的產業布局。

他毫不遲疑地點了點頭,語氣肯定。

“冇問題的,張部。”

“我們的工藝文件和技術檔案都是完整,標準化,可遷移的。”

“隻要有合適的設備和場地,配上受過培訓的技術人員,完全可以在國內其他地區複現這條產線的良率水平。”

“如果部裡有這個打算,曙光廠願意把工藝包和技術培訓的經驗向全國兄弟單位開放共享。”

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