芯片工艺洁净度等级最高 泛林集团人工智能 (AI) 研究确定了颠覆性的开发方法，以加快芯片工艺的创新并降低成本

 一项突破性研究证明，人类和计算机合作可将工艺开发成本降低 50%，并缩短产品上市时间

泛林集团新近研究了在芯片制造的工艺开发中应用人工智能 (AI) 的潜力。芯片制造工艺开发对于世界上每一个新的先进半导体的大规模生产都必不可少，现在仍以人工驱动。专家表示，随着半导体市场朝着 2030 年年销售 1 万亿美元的规模发展1，最近发表在 Nature杂志上的这项研究发现了契机，以解决该行业面临的两个巨大挑战：降低开发成本和加快创新步伐，以满足对下一代芯片日益增长的需求。该研究发现，与今天的方法相比，“先人后机”的方法可以大幅加快工艺工程目标的实现，而且成本只有一半。

芯片作为人类文明目前最精密的工业产品，其生产过程对于杂质污染极其敏感，尤其是纳米级的先进制程，混入衬底的几颗离子，就能影响掺杂，改变芯片的电学特性；空中起舞的几个分子，便可干扰覆膜，降低芯片的生产良率；落在表面的几粒尘埃，足以短路开路，破坏芯片的物理结构，因此芯片的生产必须在一个绝对干净且稳定的环境中进行，这就是芯片的产房-洁净室（Clean Room )。

洁净室及洁净工程技术，在光电光伏，医疗航天，生物科技和食品加工等行业，都有着广泛应用。但芯片生产的洁净室，其洁净等级，建造难度和施工成本都是最高的。芯片的生产，普遍不能低于ISO3级，关键制程往往要在ISO2甚至1级的环境中进行，这是个什么概念呢？在ISO2级中，PM0.5（粒径≥0.5μm)的颗粒物，比如一粒细菌，每立方米不能超过4个;PM0.1（粒径≥0.1μm）的颗粒物，比如病毒，每立方米，不能超过100个，而到了最高的IOS1级，细菌这种庞然大物，根本就不允许进入，至于0.1微米的小颗粒，每立方米最多10粒，按体积算，相当于往洞庭湖里，撒10粒盐，所以和人类产房比起来，芯片产房要干净百万倍，我们碳基生物，最多担心一下PM2.5，而硅基芯片是一点点PM0.1都要不起。

为了制造所设计的每一块芯片或晶体管，经验丰富且技能娴熟的工程师们必须先创建一个专门的工艺配方，概述每个工艺步骤所需的具体参数和排列组合。在硅晶圆上构建这些纳米级的器件需要数百个步骤，通常包括在硅晶圆上多次沉积薄层材料和以原子级精度刻蚀掉多余材料。目前，半导体开发的这一重要阶段主要由人类工程师利用他们的直觉和“试错”完成。由于每个工艺配方对芯片设计来说都是独一无二的，而且有超过100 万亿个可能的选项需要纳入考虑，因此工艺开发往往费力、费时且成本很高，实现下一个技术突破所需的时间越来越长。

下一代芯片的复杂性不断提升，使工艺开发愈发具有挑战性、且成本更高。为了寻求一种更有效的方法，泛林集团的研究人员在研究中让优秀的工艺工程师与采用 AI 的计算机算法进行正面交锋。

在泛林集团的研究中，机器和人类参与者竞相以最低的成本创造一个有针对性的工艺开发配方，权衡与测试批次、计量和管理费用相关的各种因素。该研究得出的结论是，虽然人类在解决具有挑战性和突破性的问题方面表现出色，但“先人后机”的混合战略可以帮助解决工艺开发的繁琐问题，并最终加快工艺工程的创新。

在可预见的未来，人类的专业知识和领域知识是必不可少的，但是这些结果为我们指出了一条从根本上改变制造芯片工艺开发方式的道路。”

                                                                                                                    （CRC采编）