近日、青島芯笙微納電子科技有限公司（「青島芯笙」と略称する）ガス質量流量制御器（Mass Flow Controller、MFC）において重大な突破を得て、長期にわたり国産半導体級MFCの発展を阻害する重要な技術障壁を克服し、高速圧電比例弁に基づく2種類の半導体級MFC製品の開発に成功し、製品は良好な精度、信頼性及び既存製品の5倍の安定性を持っている。

　　なぜ半導体レベルを発展させるのかMFC？

MFC，すなわち、質量流量制御器は、流体の質量流量を正確に測定し、制御することができる精密機器であり、プロセスの正確性と製品の一致性を確保する重要な機能ユニットである。MFCは半導体プロセスの各段階で発揮されている重要（じゅうよう）の作用、例えば、プロセスプロセスプロセス（エッチング、めっきなど）の一環で、混合ガスの各成分流量、及び装備真空度をリアルタイムで監視或いは調節し、混合ガスの割合が正確であることを確保するために用いられる、材料洗浄段階では、プロセス中の窒素ガス流量を制御し、洗浄と乾燥の効果を確保するために使用される、超清浄間などのインフラ施設では、環境ガス清浄度と風速の長期安定制御に用いられる。半導体製造プロセスの安定性と製品の品質を保証するためには、通常、MFC製品が高精度、高安定性、高信頼性を持ち、迅速に応答できることが要求されている。

近年、日本Horiba、米国Brooksなどの企業は相次いで圧電セラミックス式比例弁及び圧電比例弁に基づく半導体級MFC製品を発売し、応答速度を高めると同時に長期使用中の性能劣化、発熱、ガス漏れなどの問題を大幅に低減した。国内の一部の会社は良い発展を遂げたが、その製品は伝統的な電磁比例弁技術を主に採用しており、製品力が不足しており、半導体業界の高精度、高信頼性、高速応答の需要を満たすことができない。先日、高信頼、高速応答の高品質圧電駆動式流量測定制御技術が国外に独占され、価格が高く、随時供給停止のリスクが存在し、国家の重要な半導体装置に重要なコア部品の安全脅威が存在することを招いた。

6年間の中米貿易戦争の間、我が国の半導体業界は自主革新の強化、産業チェーンの協同発展の推進、国際協力への積極的な参加及び政策支持と資金投入の獲得などの措置を通じて、急速な発展を実現した。同時に、半導体製造プロセスの向上と市場需要の増加に伴い、MFCの国産化ニーズも高まっている。そのため、半導体級MFCを発展させ、このコア部品の国産化を推進することは、国家半導体産業チェーンの安全保障にとって極めて重要である。

　S 700内部構成図

　　青島芯笙の実力の幾何学?

青島芯笙は集中するガス流量測定制御技術、目標ははいの半導体部品サプライヤー。企業のコアチームはシンガポールから来ていますA*STAR、ドイツKIT、清華大学、中国科学院、同済大学、山東大学など国内外の重点科学研究大学は、コア流量センシングチップ、モジュール、アルゴリズム、システム統合などの全チェーン自主コア技術を掌握している。現在、会社は発明23項、実用新案14項、一級計量証明書50余項を持っている、科学技術部の国家重点研究開発計画2項目、山東省重点研究開発計画（重大科学技術革新プロジェクト）1項目を担当する、「青島芯笙-山東大学センサ測定制御連合実験室」、「青島市ガス流量測定制御技術重点実験室」、「青島市ガス流量測定制御技術専門家ワークステーション」の研究開発プラットフォームが建設され、研究開発現場は800平方メートル、製造現場は4000平方メートル、流量校正設備は100台余り、IS 09001、IS 014001などの品質管理と製造認証を有する。

市場の安定性は製品品質の有力な保障に依存している。長年の努力を経て、青島芯笙はすでに形成されたS 300シリーズ、UTシリーズ、Eシリーズなどの成熟した安定した製品ライン、そして太陽光発電、環境保護、医療などの多くの分野で国産化代替を実現し、市場の一致した認可を得た。現在、S 700、DF 500の2つの半導体専用流量計製品が追加され、半導体市場の配置が始まっている。会社と製品の優位性について、創業者の陶継方博士は、「本土のセンサー会社として、青島芯笙の優位性には主に3つの点が含まれている。まず、私たちのチームは十分に優秀で、誰もが優れた能力と豊富な経験を持っている。その次、私たちは良好な生態環境を持っており、製品の品質保証量の引き渡しは上流のパートナーの強力な支持と、下流の顧客は密接な協力を維持している。最後に、青島芯笙会社はずっと高強度の研究開発と製造投入を維持しており、研究開発への投入は私たちに技術を維持させている先進、製造投入は私たちの製品の品質を保障します。ローエンド市場で巻かないことが、我々の破局の鍵だ」と、陶継方博士は付け加えた。

　　青島芯笙の新製品が登場2024「半導体とコア部品展」

　　「これでは十分ではない」と、同社の半導体級MFC新製品について、青島芯笙社研究開発センターの林博士は、「当社はすでに太陽光発電市場で一席を占め、安定した注文を受けているが、私たちの能力と目標はそれだけではなく、半導体装置のコア部品を一つ一つ攻略していく。今回のS 700とDF 500はその大きな突破だ」と述べた。

青島芯笙が新開発した2つの製品はいずれも高速圧電比例弁技術、及び動的圧力変動補償技術を採用し、「圧電比例弁はMFCにおけるコア制御部品であり、流量センサと閉ループを形成し、ガス流量の動的、迅速な調整を実現する」と林博士は述べ、「現在国内で主流の電磁比例弁に比べ、圧電比例弁は応答が速く、制御精度が高く、しかも極めて低い消費電力と熱雑音を持っている。我々は2021年から圧電比例弁の研究開発を行い、現在すでに圧電セラミックススタック設計、アクチュエータ構造最適化、全金属密封などの重要技術の難関攻略と量産方案を実現し、比例弁の性能と一致性は非常に良い」と述べた。

異なる応用ニーズを満たすために、今回青島芯笙は次のように異なる2つの製品を開発した。

2つの製品の側面の重点は少し異なり、その中で、DF 500は小流量制御において精度、応答時間においてより優位であり、7 nm/14 nm先進プロセスに適している、一方、S 700はより広いレンジ選択と動作温度を有し、一般的なプロセスに適している。「2つの製品はいずれも同社が最新に開発した適応動的制御アルゴリズムを採用しており、顧客は実際のニーズに応じて選択することができる。2つのMFCはいずれも半導体レベルの2 V材料とEP処理を採用しており、SEMIの要求に合致している」と林博士は述べ、「この2つの製品は9月25日の半導体装置とコア部品展で展示され、新旧の顧客同士の交流を歓迎する」と述べた。

　　まとめ：

半導体レベルでMFCというコースでは、我が国の研究のスタートが遅く、技術と製品は西側諸国に制限され、我が国の半導体産業のチェーン完全性と安全性を深刻に脅かしている。現在、青島芯笙はすでに0から1までの難題を完成しており、次はどのようにして1-100からの飛躍をより良く実現するのか。青島芯笙のような国産メーカーの台頭は、国内技術レベルの向上を代表するだけでなく、我が国が世界のハイテク分野でより強い競争力を持つことを予告している。