第204章 林薇评估14nm量產风险 重回1990:我的科技强国路
林薇坐在宝积电总部大楼十七层的贵宾会议室里,面前铺开的不是合作备忘录,而是三份来自不同部门的数据报告。窗外可以俯瞰整个园区,那些整齐排列的晶圆厂房在亚热带午后的阳光下反射著银灰色的光,但林薇此刻无心欣赏。
坐在她对面的,是宝积电新任副总裁,拥有阿斯莫供应链管理背景的约翰·陈。这位四十出头、西装笔挺的职业经理人,此刻正用流利的英语介绍著宝积电最新的先进封装路线图。
“林总,我们非常重视与未来科技的合作。”约翰·陈的措辞谨慎得体,“对於贵公司『天权5號』晶片在封装测试中出现的时序漂移问题,我们技术团队已经完成了初步分析。”
他推过来一份装订精美的报告:“根本原因確实如章宸博士所料,是硅中介层与芯粒之间的热膨胀係数失配。在125摄氏度、500小时的高温高湿加速测试中,这种失配会导致微米级的形变积累,最终反映为皮秒级的信號延迟。”
林薇快速翻阅报告。数据详实,图表专业,结论明確,这是典型的材料界面工程问题。但她注意到,报告给出的解决方案建议,是“优化封装结构设计,增加缓衝层,降低工作温度上限”。
“约翰,这个方案会牺牲晶片性能。”林薇合上报告,直视对方,“『天权5號』的设计工作温度上限是150摄氏度,如果降到125摄氏度,在高负载场景下会有过热风险。而且增加缓衝层会增大封装厚度,不符合我们行动装置的需求。”
约翰·陈露出职业化的微笑:“林总,工程永远是妥协的艺术。在现有材料体系下,这是最稳妥的方案。当然,如果未来科技愿意等待,我们正在研发的下一代硅中介层材料,预计在18个月后可以解决这个问题。”
18个月。林薇在心里快速计算,按照“深红路线图”,“天权6號”基於14nm euv工艺的流片窗口在9个月后,配套的chiplet封装验证必须在6个月內完成。18个月,意味著整个技术路线要推迟一整代。
“还有其他方案吗?”林薇问。
“有,但风险很高。”约翰·陈调出另一份文件,“我们实验室尝试过一种激进方案:在硅中介层表面沉积一层仅5纳米厚的氮化铝过渡层。氮化铝的热膨胀係数介於硅和封装树脂之间,理论上可以起到缓衝作用。但问题是,”
他放大电子显微镜图像:“氮化铝在沉积过程中会產生极高的內应力,容易导致硅衬底產生纳米级裂纹。我们试製了三十个样品,有九个在后续工艺中出现中介层碎裂。”
“碎裂率30%。”林薇眉头紧锁,“这不可接受。”
“所以我们不建议採用。”约翰·陈摊手,“林总,我知道未来科技的技术路线很激进,但在封装领域,可靠性永远是第一位的。一个在客户手中失效的晶片,毁掉的不只是这颗晶片,更是整个品牌的信誉。”
会议室陷入短暂的沉默。林薇端起已经凉掉的台湾高山茶,目光扫过窗外那些厂房。她知道约翰·陈说的是行业共识,但她也知道,如果遵循这种共识,未来科技永远只能跟在別人后面。
“约翰,我想看看碎裂样品的详细分析数据。”林薇放下茶杯,“所有的:沉积参数、应力分布模擬、裂纹扩展路径、失效模式分析。”
约翰·陈略显意外:“这些数据很庞杂,而且涉及我们的工艺细节……”
“我们可以签署附加保密协议。”林薇语气平静但坚定,“未来科技不是来寻求保姆式服务的合作伙伴,我们是来共同解决问题的。如果我们连问题到底出在哪里都不清楚,又怎么能找到解决方案?”
她的目光锐利起来:“或者,宝积电已经认定这个问题无解,打算建议我们放弃chiplet路线,回归传统单晶片设计?”
这是直接而尖锐的问题。约翰·陈脸上的职业笑容终於出现了一丝裂痕。他沉默了几秒,然后按下內线电话:“把tc-224项目所有原始数据,包括失效分析报告,送到十七楼会议室。对,全部。”
等待数据送达的间隙,林薇的手机震动。是陈醒从华夏芯谷发来的加密信息:
“euv光源已恢復,採用『带电作业』方案。稳定度98.0%,长稳测试重启。章晴发现13.52nm异常光谱峰,持续0.2秒,可能影响曝光精度。你那边情况?”
林薇快速回覆:“宝积电確认热失配问题,建议降频或等18个月新材料。我要求查看原始数据,寻找其他可能。另:约翰·陈似有保留。”
发送完毕,她抬头看向窗外。阳光下的晶圆厂寧静而有序,但林薇能感觉到,这寧静之下,是暗流涌动的技术与商业博弈。
十五分钟后,一名技术助理推著手推车进入会议室,车上放著三台加密移动硬碟。
“这是tc-224项目的全部数据,从材料选择到最终失效分析,共2.7tb。”技术助理介绍道,“包括128个样品的完整工艺记录,以及其中38个失效样品的断层扫描数据。”
林薇没有浪费时间客气。她连接自己的可携式工作站,启动专用的数据分析软体。屏幕上,复杂的工艺参数矩阵、材料特性曲线、应力分布云图如瀑布般展开。
约翰·陈在一旁观察,起初只是出於礼貌和监视,但很快,他的表情变得惊讶,林薇操作软体的速度和熟练程度,完全不亚於宝积电最资深的工艺工程师。她能在几十个参数中快速定位关键变量,能在三维应力分布图中一眼看出异常区域,能在看似隨机的失效模式中找到统计规律。
“等等。”林薇突然暂停了数据滚动,“样品tc-224-47,沉积时的腔体压力比其他样品低5%,但它的中介层完整度却是最好的。为什么?”
约翰·陈凑近屏幕,调出该样品的工艺日誌:“这个样品……是在设备维护后第一批运行的。工程师可能没有完全稳定工艺腔体就开始沉积,所以压力偏低。”
“但结果却更好。”林薇放大氮化铝层的微观结构图像,“看这里的柱状晶生长方向,低压力下,晶粒的取向更隨机,这可能会释放部分內应力。有没有可能,我们不是在『降低』应力,而是在『管理』应力?”
这个想法让约翰·陈愣住了。传统思路確实是儘可能降低薄膜內应力,但林薇提出的,是通过控制沉积条件,让应力以某种有序的方式分布和释放。
“我需要重新分析所有样品的应力分布数据。”林薇已经行动起来,“把应力张量的各个分量单独提取,比较不同沉积参数下的分布模式。还有,裂纹总是从哪个应力分量最大的区域开始扩展?”
会议室变成了临时数据分析中心。林薇、约翰·陈、还有被叫来的两位宝积电工艺专家,四人围在工作站前,在数据海洋中寻找模式。
两小时后,模式浮现了。
“看这里。”林薇指著匯总图表,“所有失效样品,最大的拉应力都集中在氮化铝层与硅衬底的界面处,方向垂直於界面。但成功样品,最大拉应力出现在氮化铝层內部,方向平行於界面。”
“这意味著……”一位工艺专家喃喃道。
“意味著如果能让最大拉应力平行於界面,裂纹就不容易向衬底扩展,而是会在氮化铝层內部『消化』掉。”林薇快速在白板上画出示意图,“我们可以通过控制沉积时的离子轰击能量和角度,来调控薄膜的微观结构和应力方向。”
她看向约翰·陈:“我想和你们的沉积设备团队开个会,討论修改工艺配方的可能性。”
约翰·陈的表情变得复杂。一方面,林薇的分析確实提供了新的思路;另一方面,修改已经成熟的工艺配方,意味著风险和额外的研发投入。
“林总,这需要时间评估。”他谨慎地说。
“我们没有时间。”林薇看了眼手錶,“按照『深红路线图』,chiplet封装验证必须在六个月內完成。如果宝积电需要更长时间,未来科技会考虑启动备选方案,与长电科技或通富微电合作开发替代工艺。”
这是明確的施压。约翰·陈知道长电科技和通富微电是中国大陆最大的两家封装厂,虽然目前技术实力不如宝积电,但如果获得未来科技这样的顶级客户全力支持,追赶速度会非常快。
“我需要请示总部。”约翰·陈站起身,“但在这之前,林总,您能先给我一个初步的工艺修改方案吗?我需要具体的技术可行性评估。”
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