因為中美貿(mào)易戰(zhàn)和華為事件，“***”這個原本只在IC工藝制造圈子里才知道的專業(yè)設(shè)備變得人盡皆知，成為卡脖子卡得最痛的那一環(huán)，至今先進制程所需的EUV極紫外線***依然面臨美國的管制和禁運。

不同于在***設(shè)備上巨大的差距，我國在同樣重要的刻蝕機上卻趕上了世界一流水平。上海中微半導(dǎo)體設(shè)備公司（以下簡稱中微）開發(fā)的5nm刻蝕機已經(jīng)用于臺積電的產(chǎn)線上，3nm樣機也已完成預(yù)研和試產(chǎn)。

這或許是迄今為止所有國產(chǎn)IC制造設(shè)備中唯一一個達到世界最高水平的。在我國IC工藝和設(shè)備整體處于弱勢的現(xiàn)實下，這不能不說是一項令人矚目又振奮人心的成就，而背后的功臣即是本文故事的主角——中微創(chuàng)始人/董事長尹志堯。

刻蝕：1粒米上刻1億個字

在講述尹志堯的故事之前，先認識下刻蝕工藝到底是在干什么，然后才能真正理解尹志堯和中微的價值。

在IC前端制造工藝中，薄膜沉積、光刻、刻蝕是最重要的三道工藝，也是密不可分的三道工藝，依次的順序是：先在硅晶圓上沉積一層薄膜，接著用***將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到薄膜上，然后用刻蝕機將不需要的部分去除，最終在晶圓上形成所需要的圖案。

如上圖所示，刻蝕工藝可以在硅表面形成3D結(jié)構(gòu)?？涛g之所以重要是因為當(dāng)晶體管尺寸縮小到20nm量級時，為了克服柵極對源極和漏極之間溝道電流控制力急劇下降的缺陷，晶體管的結(jié)構(gòu)從平面型轉(zhuǎn)向了3D立體型，即Fin-FET鰭式晶體管。到5nm尺寸，又轉(zhuǎn)向了結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的環(huán)繞柵極晶體管GAA。

晶體管結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，所需要的刻蝕次數(shù)就越多，對刻蝕工藝要求就越高。據(jù)統(tǒng)計，28nm 制程的刻蝕需要40道，到了14nm需要65道、7nm需要140道。進入5nm之后，更是需要高達160多道刻蝕工序。另外，在NAND Flash存儲芯片由2D NAND轉(zhuǎn)向3D NAND，刻蝕工藝在整個生產(chǎn)過程的占比從20%-25%上升到40%-50%。

因此，刻蝕工藝在IC前端制造中的重要性可見一斑。而中微的刻蝕機在國內(nèi)64層和128層3D NAND存儲芯片產(chǎn)線的市占率約在 34—35%。

從技術(shù)方案上看，刻蝕可分為濕法刻蝕和干法刻蝕兩大類。芯片工藝制程在微米尺度時，還能使用濕法刻蝕，將硅片浸沒在溶液里，由溶液把需要去除的部分腐蝕掉。這種方式最大的缺陷就是會導(dǎo)致溝槽邊緣被腐蝕成圓弧形，溝槽的準(zhǔn)直度沒法保障，如下圖右所示。

芯片工藝制程進入納米尺寸后，濕法刻蝕逐漸被淘汰，工藝升級為干法刻蝕，即用電場加速等離子體，高能等離子體轟擊晶圓表面，如同剃刀一般將晶圓上不需要的部分轟擊掉，形成規(guī)整的溝槽圖案。這種刻蝕設(shè)備也被稱作等離子體刻蝕機。

工藝制程進展到幾個nm的量級，對等離子刻蝕機的要求是在極窄的寬度下，刻出極深的溝槽。中微最新一代等離子刻蝕機刻出溝槽的深度和寬度比達到60:1，其精度要求相當(dāng)于在1粒米的面積上清晰的刻出1億個漢字，其難度可想而知。明白了刻蝕是在干什么，就已經(jīng)知道尹志堯能帶領(lǐng)中微開發(fā)出如此復(fù)雜的設(shè)備，必然是一位大牛。

留學(xué)美國，成為刻蝕設(shè)備之王

尹志堯1944年出生于北京，18歲考入中科大化學(xué)物理系，24歲被分配至蘭州煉油廠，34歲考入北大化學(xué)系讀碩士學(xué)位。1980年，已經(jīng)36歲的尹志堯在美國親戚的幫助下，來到加州大學(xué)洛杉嘰分校攻讀博士學(xué)位，花了三年半時間拿到物理化學(xué)博士學(xué)位，畢業(yè)后來到Intel的技術(shù)發(fā)展部門做電漿蝕刻研究工作。

1986年，Intel請尹志堯幫助泛林公司（Lam Research）測試介質(zhì)刻蝕機。經(jīng)過反復(fù)試驗，尹志堯認為Lam的刻蝕技術(shù)不成熟，寫了很多反饋意見給Lam。Lam看了尹志堯發(fā)過來的意見，認為很有價值，于是把他拉到了Lam做刻蝕機。尹志堯用了5年時間大大提升了Lam刻蝕機的技術(shù)水平，把美國另一家半導(dǎo)體設(shè)備巨頭應(yīng)用材料公司（Applied Materials）打到第二的位置。

其實應(yīng)用材料一直都想挖尹志堯，但是苦于沒有機會。直到Lam公司內(nèi)部出現(xiàn)管理問題，這才硬把尹大佬給挖了過來。之后尹志堯在應(yīng)用材料工作了13年，又把應(yīng)用材料帶回到全球刻蝕機第一的位置。

有一個很有意思的小插曲，當(dāng)尹志堯在Lam的時候，一家做電子產(chǎn)品生意的日企來跟Lam談刻蝕機的代理銷售合作。他們本來不會刻蝕技術(shù)，在Lam和尹志堯的幫助下，他們逐漸學(xué)會了怎么做刻蝕機。后來他們發(fā)展成了全球第六大刻蝕機企業(yè)，這家日企叫東京電子。

在全球刻蝕機領(lǐng)域，尹志堯已經(jīng)是無可爭辯的王者，先后領(lǐng)導(dǎo)三個巨頭企業(yè)的刻蝕機研發(fā)工作?；貒白龅綉?yīng)用材料公司副總裁，負責(zé)等離子體刻蝕機部門。另外，他還在硅谷發(fā)起成立了硅谷中國工程師協(xié)會，并擔(dān)任了協(xié)會前兩任主席。

歸國創(chuàng)業(yè)，填補空白

中國半導(dǎo)體事業(yè)在一點點進步，更在期待著半導(dǎo)體精英人才回國。在刻蝕機領(lǐng)域舉足輕重的尹志堯最終回國也許是注定的，但還需要一個契機。

有一次，尹志堯代表應(yīng)用材料公司參加在上海舉辦的一個半導(dǎo)體設(shè)備展，遇到了當(dāng)時上海經(jīng)貿(mào)委副主任、后來中芯國際董事長江上舟。江上舟仔細觀看了應(yīng)用材料的刻蝕機設(shè)備后對尹志堯說：“看來刻蝕機比原子彈還要復(fù)雜，外國人用它來卡住我們的脖子，我們自己能不能把它造出來？”

尹志堯當(dāng)時已年逾六旬，有些猶豫。江上舟接著說“我是個癌癥病人，只剩下半條命，哪怕豁出這半條命，也要為國家造出***、刻蝕機來。我們一起干吧?！弊罱K，尹志堯被江上舟的熱誠打動，和另外14位刻蝕機方面的干將一起回國，創(chuàng)辦了上海中微。

長期擔(dān)任美國企業(yè)高管，尹志堯?qū)γ绹R產(chǎn)權(quán)管制的嚴格有深刻的認識?；貒敖o所有工程師定下規(guī)矩，回去不帶USB硬盤，不帶PC電腦，不帶任何圖紙。由于國際上前幾代刻蝕機尹志堯幾乎都參與過，對國外刻蝕機太熟悉了，要設(shè)計國產(chǎn)刻蝕機相當(dāng)于完全打破自己以前的設(shè)計，做出全新差異化的設(shè)備。

經(jīng)過對3000多件相關(guān)專利仔細分析之后，尹志堯團隊找到了突破口。等離子體刻蝕需要解決等離子源的問題，尹志堯團隊提出了一個新的概念，把甚高頻和低頻的交流射頻電流混在一起，全都加在電容耦合高能等離子體刻蝕機（CCP）的電容下電極，產(chǎn)生甚高頻去耦合的反應(yīng)離子，作為刻蝕工具。這種結(jié)構(gòu)是尹志堯團隊首創(chuàng)，過了三四年以后，國外公司也開始跟進這個方向。

尹志堯和團隊花了3年時間，終于成功研發(fā)出能用于65nm至45nm的刻蝕機，開始導(dǎo)入foundry廠產(chǎn)線開始試用。

應(yīng)對訴訟，迫使美國取消出口管制

中微正要開始產(chǎn)品的全面商業(yè)化銷售之際，不料，美國開始了最擅長的商業(yè)進攻武器——法律訴訟。2007年10月，尹志堯的老東家應(yīng)用材料將中微告上了美國法庭，宣稱中微涉嫌盜用商業(yè)秘密、違反合同和不公平競爭。

應(yīng)用材料認為，尹志堯在辭去公司副總裁前一直管理等離子刻蝕團隊，而中微副總裁陳愛華之前擔(dān)任應(yīng)用材料公司低壓化學(xué)沉積產(chǎn)品部經(jīng)理，熟悉相關(guān)專利。他們參閱過“大量敏感信息和商業(yè)機密”,“蓄意違反對應(yīng)用材料的多項義務(wù),向中微轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化了應(yīng)用材料的發(fā)明和商業(yè)秘密”。

熟悉的配方、熟悉的味道。在中微之前，國內(nèi)沒有企業(yè)可以供應(yīng)中高端刻蝕機，所需設(shè)備全部依賴進口。一旦中微的刻蝕機通過產(chǎn)線驗證，勢必影響應(yīng)用材料等外國公司的銷售，而這正是應(yīng)用材料等國際巨頭不愿看到的。?

美國公司不知道的是，中微在知識產(chǎn)權(quán)方面早就做好了十分充足的準(zhǔn)備。自知清白的中微底氣十足，聘請了美國一流的律師沉著應(yīng)戰(zhàn)。據(jù)說雙方律師徹查了600多萬份文件，確認中微完全沒有違反任何法律。最終在2010年1月，應(yīng)用材料和中微聯(lián)合宣布，雙方所有訴訟達成了和解，解決了所有未決爭議。

尹志堯在2020年的一次演講中提到，中微創(chuàng)立十幾年來與美國3家設(shè)備公司打了4場專利官司，其中3次是被美國設(shè)備公司起訴，1次是中微起訴美國公司。最終中微贏了2場，和解2場，無一敗績。

憑借雄厚的技術(shù)，中微陸續(xù)開發(fā)出電容耦合高能等離子體刻蝕機（CCP）、電感耦合低能等離子體刻蝕機（ICP）、硅通孔刻蝕機（TSV）等三大刻蝕機產(chǎn)品，能夠刻蝕包括單晶硅、多晶硅、氧化物、氮化物、有機掩模、金屬互連線、通孔等幾乎所有場合需求。工藝制程也一代一代演進，5nm刻蝕機進入臺積電產(chǎn)線，3nm原型機完成設(shè)計、制造、測試。

中微的崛起導(dǎo)致美國長期對我國的刻蝕機出口管制失去意義。下圖是尹志堯一次演講中PPT的照片，其中引用2015年2月9日美國商業(yè)部工業(yè)安全局的一份聲明，其中說到：在中國已有一家非美國的公司，事實上已有能力供應(yīng)足夠數(shù)量和同等質(zhì)量的刻蝕機，所以繼續(xù)現(xiàn)在的國家安全出口管制已達不到其目的了。

基于這份聲明，美國正式取消了等離子體刻蝕機對中國的出口管制，標(biāo)志著中國在刻蝕機設(shè)備上終于走到了世界一流水平。尹志堯和他帶領(lǐng)的中微厥功甚偉。

如今中微的業(yè)務(wù)不僅僅局限在刻蝕機，其開發(fā)的有機金屬化合物氣相沉積設(shè)備MOCVD可用于LED、MiniLED、MicroLED外延片產(chǎn)線。2018年四季度，中微的MOCVD設(shè)備在國際氮化鎵基MOCVD市場占有率達到70%以上，客戶包括三安光電、璨揚光電、華燦光電、乾照光電等LED芯片及功率器件制造商。

按照公司戰(zhàn)略，中微還將開發(fā)邏輯芯片的薄膜沉積和測量設(shè)備，除光刻以外，IC制造最關(guān)鍵的幾大工藝——薄膜沉積、刻蝕、測量，中微產(chǎn)品線都將覆蓋，能更好的服務(wù)于國內(nèi)foundry廠。

協(xié)調(diào)人和錢：財散人聚

人們提到尹志堯往往都會說他在刻蝕機國產(chǎn)化上的貢獻，這當(dāng)然是他身上最大的光環(huán)。但有關(guān)他的另外一些故事也許更能看出他更是一個有血有肉的、可愛的人。

在中微初創(chuàng)的2004年，尹志堯僅有江上舟從上海科創(chuàng)投給他爭取的5000萬和自籌的150萬美元，很快就燒完了。那時國內(nèi)的集成電路投資環(huán)境與如今相去甚遠。多家大型國企、民企、投資公司研究了中微的項目后都不肯投資。一來他們不了解半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)，二來半導(dǎo)體關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)投入巨大，整個市場已被美日少數(shù)幾家企業(yè)壟斷，他們不相信尹志堯能成功。

無奈之下，尹志堯只得前往美國硅谷融資，那里的許多風(fēng)投機構(gòu)看好這個華人創(chuàng)業(yè)團隊。在硅谷，中微完成了華登國際領(lǐng)投的3949萬美元A輪融資。中微創(chuàng)立10年花了大致15個億在研發(fā)上，這些錢只相當(dāng)于尹志堯在美國公司所負責(zé)部門一年半的研發(fā)經(jīng)費。實際上在2014年集成電路大基金成立以前，國家對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的投資是遠遠不夠的，用當(dāng)時《財新周刊》一篇報道里的話來講，“每年的投入只夠修2公里地鐵”。

即使在經(jīng)費一直緊張的創(chuàng)業(yè)期，尹志堯關(guān)于公司全員持股的想法一直沒有動搖。公司剛一開始，尹志堯就想好了，中微一定是一個全員持股的公司。尹志堯認為資本進入半導(dǎo)體公司肯定有價值，但公司價值不僅僅是資本創(chuàng)造的，特別是在科創(chuàng)企業(yè)，主要是靠由員工創(chuàng)新勞動創(chuàng)造的。

因此，中微的管理層和員工拿公司股票都不需要用錢買，只要有勞動創(chuàng)造，經(jīng)過一定評價機制就可以拿到公司股票。尹志堯稱之為“中微特色的社會主義集體所有制”。到中微上市時，公司700多名在職員工都擁有公司股份，都分享到了公司上市后的喜悅。

面對目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體弱勢的不利局面，尹志堯卻對我國的集成電路前景信心十足。原因是他認為華人在美國集成電路的發(fā)展歷程中起了非常大的作用，也肯定能搞好自己國家的集成電路產(chǎn)業(yè)。1984年他剛進入Intel研究中心開發(fā)部工作，發(fā)現(xiàn)這個部門研究項目組組長、經(jīng)理絕大部分都是華人，工藝集成部門幾位最主要的、能干的工程師人員多數(shù)也都是華人。

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)持續(xù)往東亞轉(zhuǎn)移的過程中，華人將會在全世界的IC產(chǎn)業(yè)里扮演更多重要角色，而尹志堯就是這股浪潮中一朵閃亮的浪花。

最后一個小故事

60歲的尹志堯剛回國，有一次坐出租車，跟司機聊得起勁，快離開時司機對他說：“你看起來只有38歲！”尹志堯一聽，爽朗地笑了，說：“太好了，以后我就是38歲的人?！?/p>

審核編輯：符乾江