深圳市新凯来工业机械有限公司工艺装备产品线总裁杜立军在SEMICON CHINA上的演讲展开。杜立军有着丰富的行业经验，他以《半导体工艺装备的挑战与机遇》为主题进行演讲，深入探讨了中国本土半导体装备产业的发展问题，以及半导体装备和器件在解决PPAC提升方面的路径、面临的挑战，还介绍了新凯来在技术布局和产品开发等方面的情况。
在刚刚圆满落幕的SEMICON CHINA上，我们迎来了深圳市新凯来工业机械有限公司工艺装备产品线总裁杜立军先生的精彩分享。杜立军先生拥有超过20年在全球领先ICT公司的服务经验，曾历任高级研发专家、研发部长以及产品领域总经理等重要职务。在他的主导下，半导体工艺装备核心技术完成了战略布局，业务得以快速推进，一系列具有竞争力且处于领先地位的产品被成功打造出来，业绩也实现了飞速成长。
此次，杜立军先生演讲的题目为《半导体工艺装备的挑战与机遇》。
以下是他演讲的原文内容：
女士们、先生们，大家上午好！首先，我要诚挚地感谢主办方提供了这样一个绝佳的机会，让我们能在春意盎然的季节相聚在上海。
今天外面春雨纷纷，正所谓“好雨知时节，当春乃发生”，新凯来也恰似这应季而生的新芽。我们新凯来工业机器的主营业务聚焦于工艺装备和量检测装备。多年来，我们一直潜心进行技术准备和产品开发工作。如今，我非常荣幸能代表新凯来，与大家分享我们这几年在该领域的一些浅薄见解。
随着第四代工业革命的脚步日益临近，人工智能产业为半导体行业开辟了广阔的发展空间。在这样的发展趋势下，我们不禁要思考：中国本土的半导体装备产业究竟能为半导体的发展贡献多少份额？能提供怎样的技术力量来推动整个产业共同进步？
从存储和逻辑的演进情况来看，PPAC（功耗、性能、面积以及成本）无疑是我们始终追求的核心命题。无论是在Logic、DRAM，还是NAND领域，每一代半导体器件的演进，围绕PPAC的性能都能实现10%到50%的提升。
通过PPAC的提升，我们可以发现，半导体装备和器件主要围绕两大类问题来克服困难：其一，想尽办法降低RC Delay；其二，进一步微缩晶体管尺寸，以便在有限的面积内布局更多的晶体管。从解决路径来看，主要有以下三条：
一是新材料的开发，借助材料的进步推动整体性能的提升。从尺寸微缩的角度而言，可能有两类技术。第一类是利用先进的光刻技术，进一步缩小CD。
众所周知，在先进光刻技术方面，我们目前面临着诸多困境。这促使我们积极探索是否存在非光技术来“补光”。行业对此也达成了一定的共识，例如SAQP就是其中一种解决方案。
面对光刻的套刻问题，行业也在积极探索选择性沉积等一系列技术。或许我们可以利用非光技术，也就是通过我们的工艺装备，来解决一部分光刻问题。
第三类是行业的普遍共识。当2D架构在面积上无法满足性能需求时，下一步是否可以迈向3D？无论是在逻辑还是NAND领域，大家都在朝着这个方向进行探索。
对于这三条路径而言，从新材料的开发场景到真正的工程应用，需要我们行业同仁共同努力。
由于CD的微缩以及多重曝光等工艺的应用，我们会发现下一代工艺中原子层刻蚀和原子层沉积的应用会逐渐增多。同时，这也带来了另一个问题。如果我们采用SAQP等多重曝光技术，整个全流程工艺的道数可能会增加20%，这就要求我们在良率以及每台设备的工艺窗口方面都要同步提升。对于我们的装备来说，如果能够扩大其工艺窗口，将为整个工艺flow良率的提升带来巨大优势。
此外，3D架构会带来更多的选择性，也会促使我们在选择性以及AND/ALE等各种技术上进行综合应用，这对我们的设备也将带来巨大的挑战。
在新的装备技术方面，基于三类能量的管理，我们需要在三个维度实现量级的提升：
第一，我们需要更高的能量控制精度。无论是等离子体的能量还是热的能量，都需要更精准的控制。
第二，随着大量ALD和ALB技术的应用，我们的硬件响应速度需要成倍提升。
第三，如何将设备的工艺窗口做得更大，这是一个永恒的命题。
以等离子体和射频场的能量管理为例，从7纳米到3纳米的演进过程中，我们预计能量精度可能会有10倍的提升。从硬件电路的时延同步以及响应速度来看，同样也会有10倍的提升。例如，时延可能会从10毫秒缩短至1毫秒。
至于窗口的寻优，除了在架构上打开一些工艺窗口之外，我们是否还有更优的辅助分析和提升效率的手段呢？人工智能的智能调优、大数据，以及强大的硬件计算能力，都对我们的硬件和算法提出了新的挑战。
等离子体这类能量大约占据了我们工艺装备的5成。从这类能量的管理角度来看，行业内主要有两类观点：一类是仿真派，另一类是实验派。这两派观点相互交织，在技术上已经竞争了多年。
从过去两年的情况来看，行业内领先的厂商已被国内国际的头牌大厂收购。这背后的技术发展原因是什么呢？我们认为，在进行细微的能量管理时，正向设计能力、仿真与诊断是密不可分的。只有真正深入研究腔室的第一性原理，才能为未来的精细化设计指明方向。这也是新凯来早在几年前就布局等离子体仿真软件的原因。
我们从原子的物理模型出发，到腔室的化学过程，包括反应模型以及诊断，构建了全面的仿真诊断设计能力。我们现在的这套仿真软件名为“问源”，取自“问渠哪得清如许，为有源头活水来”这句诗。目前，这套软件的仿真精度和准度可以对标行业最先进公司的水平。
前面提到了仿真，这是行业的一个发展方向，而新凯来在这方面已经完成了布局。
然而，仅有设计是不够的，从设计到实现的过程同样充满挑战。例如，我们的射频源、匹配器、卡盘、线圈磁控管、气体阀以及探测器等，都需要同步适配我们的设置。新凯来在系统设计、硬件架构、器件和算法等方面都进行了完整的布局。这里为大家介绍一下我们在等离子体技术方向上的整体技术进展情况。
从硬件的响应速度来看，从传统CVD/ETCH到ALD和ALE的应用转变，会使我们整个设备的瞬态响应时间以及稳定时间有一个量级的提升。
那么，如何才能实现良好的ALD特性呢？我们认为，对于一台设备而言，其整个控制系统至关重要。过去，大多数设备采用的是PLC控制系统。近年来，我们行业同仁已经逐渐看到先进的处理器和逻辑系统在设备中的应用越来越多。如何使我们的硬件系统做到快速、准确、稳定，这是未来我们必须面对的问题。
有鉴于此，新凯来构建了全套的自研控制系统。与传统的PLC相比，我们目前的设备在控制能力上已经实现了倍率的提升。
展望未来，工艺窗口的扩大是一个巨大的挑战。我们需要找到方法来扩大硬件窗口，为工艺工程师提供便捷的操作方式。在这方面，AI的应用大有可为。从半导体装备的物理模型和设计数据，到晶圆厂的整体运营数据和功率模型，都可以充分发挥AI的作用。
我们的设备拥有众多参数和运行特性，但我们尚未充分利用这些资源。大数据的应用以及物理模型的综合仿真模型，能够为我们在智能调优寻优以及面向未来的智能维护方向上提供指导。
在底层的硬件与软件架构方面，我们已经进行了面向未来的AI智能调优和智能运维的布局调试。针对某一个关键部件，我们进行了一些尝试，基于其器件运行的物理特性以及对工艺结构的影响，我们构建了一个模型，能够将其寿命准确率控制在10天以内。我们希望在未来的大型模型中，能够为客户提供更优的解决方案。
新凯来的整体设计理念是“一代工艺，一代材料，一代装备”。我们希望在底层的精准能量控制、智能的窗口调优以及快速、稳定、准确的控制系统方面，为工艺的开发和材料的演进提供有力支持。我们期待在未来更精细化的管理中，能够提供更优的解决方案。
基于上述理念，新凯来在过去几年开发了6大类工艺产品和检测产品，涵盖了逻辑和存储的各种应用场景。并且，我们的先进架构支持向未来演进。
对半导体物理极限的探索，是我们半导体人永恒的追求，也是我们的星辰大海。新凯来希望秉持以技术为本的初心，与伙伴们携手进行联合创新，实现协同共赢，共同面向未来。我们也希望能为客户提供一个全新的选择。
芯世界、新选择、新凯来，感谢大家！
本文围绕杜立军在SEMICON CHINA上的演讲，详细阐述了半导体工艺装备面临的挑战与机遇。杜立军指出在第四代工业革命和人工智能发展的背景下，中国本土半导体装备产业需为行业发展贡献力量。同时，分析了半导体装备和器件解决PPAC提升的路径，以及在技术发展过程中面临的诸多挑战。新凯来在等离子体仿真软件、自研控制系统等方面进行了布局和开发，秉持“一代工艺，一代材料，一代装备”的理念，期望为半导体行业发展助力，为客户提供新选择。
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