近日，第十一届半导体设备年会在无锡开幕，大会分论坛“新器件新工艺推动新材料新设备创新发展论坛”于当天召开，会后举办了“上下游供需对接”环节。与会嘉宾介绍了人工智能在半导体材料研发中的应用;同时，在推进国产化进程中，半导体产业已经开展深入供应链合作，组建数据库，并从设计、测试到产业化形成有效联动，加速在设备、材料等“卡脖子”技术的底层创新。
人工智能加速半导体研发
材料的创新推动了芯片产业蓬勃发展。根据国际权威机构的分析，材料对集成电路产业创新的贡献超过60%。2022年，全球集成电路材料市场规模达到698亿美元，中国位居第二位，年均市场规模为130亿美元，市场份额为19%。
冯黎介绍说道，材料的发展带动了十倍左右的芯片产业，以及数十倍应用系统市场，但当前半导体材料的国产化率约25%，其中，大宗气体、靶材本土化率较高，相比，光刻胶、掩膜版等国产化率低。
随着芯片从平面结构向三维结构等的升级，新器件新工艺推动着材料创新，人工智能在数据分析、机器学习等方面的强大能力，能够加速材料的筛选和设计过程，从而显著降低研发周期和成本，也将助力国产半导体材料研发创新。
据介绍，目前英伟达开发的cuLitho计算光刻库已经获国际半导体设备、半导体制造厂等应用，加速2纳米制程的芯片设计和生产开发;泛林集团(LAMResearch)通过人工智能加速了深度晶硅刻蚀，IBM也借助人工智能开展逆向材料筛选，定制材料设计和产业化。
冯黎表示，上海集成电路材料研究院在抛光材料计算、光刻胶底层配套材料设计以及滤波器掺杂材料选择等方面已经使用人工智能加快工艺设计，提升研发效率。
据介绍，上海集成电路材料研究院运用材料跨尺度计算，结合实验数据，形成集成电路材料基因库;在2023年3月份成立了集成电路材料创新联合体。
“数据库是人工智能三大要素之一，(重要性)甚至高于算力、算法，”冯黎指出，通过设立材料创新联合体，归集众多研发数据，通过机器学习、分析建模等手段，加快研发进程。
高端制造呼吁材料设备创新
随着模拟芯片、化合物半导体以及MEMS(电子机械系统)等领域发展，集成电路设备和材料国产化面临着新挑战和机遇。
粤芯半导体战略产品中心刘云峰表示，中国半导体产业虽然取得了一些国产化的进展，但在半导体设备领域仍然存在一定差距。就模拟芯片的制造工艺而言，深硅刻蚀设备、高深宽比填充设备、超高压隔离电容设备、离子注入机、锗外延设备，以及部分特殊气体、光刻胶等还依赖进口。
粤芯半导体也在积极推动国产化进程，在汽车电子领域的深入布局，以汽车终端的应用为牵引，与各个车厂建立战略合作，共创从芯片制造到整机的联动模式。根据粤芯半导体产能规划，粤芯一、二期总产能4.5万片已全面投产，三期将在2024年一季度陆续释放，并且粤芯制定了各阶段设备国产化率目标，目前粤芯在材料端国产化已经实现超过50%，设备端国产化目标做到40%。
以碳化硅为代表的化合物半导体领域中，高端设备、材料的创新需求日盛。
上海积塔半导体有限公司制造技术发展与评估部部长贺中鹤介绍，目前碳化硅整个产业主要的成本还是集中在材料端。为提升产量和效率，业界开始尝试激光切片、复合碳化硅片制备方式提升产量，相应工艺对激光切片设备、原子层键合和解键的技术和设备提出需求。
“2023年是平面MOSFET技术开始向沟槽MOSFET转换的节点，”贺中鹤表示，碳化硅器件结构不断创新，就需要采用高密度等离子体刻蚀、ALD(原子层沉积)技术等来解决工艺难题，呼吁国产设备、材料等厂商积极攻克。
先进MEMS对集成电路设备和材料也提出了创新性需求。
上海集成电路材料研究院首席技术专家王诗男博士指出，与集成电路相比，MEMS具有更多样化、定制化、复杂性等特点，且每种器件的生产量有限，因此对于设备的灵活性和容差性要求较高。此外，MEMS制造过程中，需要解决脆弱基板的处理、高深宽比结构的加工以及薄膜厚度均匀性的控制等问题，对设备和材料以及配套软件稳定性、一致性等提出需求。
王诗男建议，设备厂商能紧跟需求，坚持持续创新，在产品验证阶段多投入，取得更多数据，以进一步提升产品质量和稳定性。
产业链加速底层创新
在当前供应链风险升级背景下，国产半导体设备、材料厂商与产业链、供应商已经密切联动，向零部件、基础材料等基础层领域延伸创新链条。
拓荆创益(沈阳)半导体有限公司副总裁吕志鹏博士指出，为维护供应链的安全，拓荆在近几年不仅致力于研发新半导体设备，还着力于国产化核心零部件，以提高供应链的稳定性。据介绍，拓荆在核心元器件方面的国产化涵盖了13大类、数十个品相，公司量产设备国产化率可以达到90%，新研发项目国产化率更高。
“在开发核心元器件的过程中，我们产品不仅需要达到功能上满足设备的需求，还要注重重复性、质量和长期可靠性。”吕志鹏表示，公司整个供应链与供应商密切合作，建立一致的质量管控系统。另外，在开发设计阶段，拓荆会与合作伙伴密切讨
