验证周期长达366天！华海清科揭秘半导体设备的验证流程

华海清科在美国应用材料和日本荏原垄断的CMP抛光设备实现了突破，其28nm及以上成熟制程的CMP设备实现产业化，用于14nm制程的CMP设备处于客户验证阶段。此外公司创新的推出了用于3D IC的12英寸减薄抛光一体机，已完成产品研发的规划阶段和设计阶段，目前正处于Alpha阶段进行模块、单元的装配和测试。待Alpha阶段完成后，公司将在今年上半年将机台交付用户进行生产线验证，并同步开发Beta阶段，计划于2022年通过客户验证并实现量产和商业化销售。

所谓的Alpha阶段是：研发部门按照上一阶段确定的设计方案进行产品或技术的实现及验证，根据需求进行模块或单元的装配、测试。本阶段形成的模块或机台称为Alpha机，测试部门根据功能及性能要求对模块或Alpha机进行测试，研发部门进行改进，直至满足Alpha阶段通过标准。Alpha机已经满足基本的功能及性能要求，可供下一步工艺开发、技术完善、持续稳定性测试以及迭代开发。

所谓的Beta阶段是：对前一阶段的模块或机台进行持续测试及改进。工艺部门对Beta机进行工艺适应性开发验证，同时对模块或机台进行稳定性测试，并反馈问题、有针对性地进行技术完善，直至满足所有的设计要求。本阶段形成的模块或机台称为Beta机。该阶段也可根据需要将模块或机台送往目标客户以完成大生产线的连续性考核验证，同时收集客户反馈问题并进行改进：

在问询反馈中华海清科对设备验证的流程进行了说明，让外界得以知晓半导体设备厂商是如何进行设备验证的。

芯片制造厂商验证首台设备的主要流程很多，但第一步是设备装机，机台交付并运送至客户厂区后，由公司人员在客户现场完成机台的装机和调试工作，这一阶段工作主要有机台定位、厂务连接、软硬件调试等工作，目的是完成机台装配并开始试运行，这一过程耗时约1个月：

第二步是单机可靠性测试，目的是验证机台硬件的稳定性。单机可靠性测试的主要内容是连续跑片1000-2000片，期间挡片不发生任何报警，测试时间约一周：

第三步进入工艺测试，其目的是调整机台参数，满足客户工艺需求。华海清科CMP设备的工艺测试主要是根据客户生产工艺中采用的抛光液、抛光垫等耗材调整机台的工艺参数，得到符合要求的工艺结果，测试时间约2周：

当然中微公司、北方华创的刻蚀机和上海微电子的光刻机在进入客户产线时也要经历上述过程。

工艺测试之后是马拉松测试，目的是验证机台的工艺稳定性，这一步骤非常重要。马拉松测试的内容与可靠性测试类似，也是连续跑片300-1000片控片，要求得到稳定的工艺结果，这一过程需要约一周时间：

如果机台通过了可靠性测试、工艺测试和马拉松测试，意味着机台有了初步的生产能力，因此下一步就要进入批量测试阶段。批量测试的第一阶段是产品片小批量验证，客户要基于机台性能，用客户产品和工艺开展小批量生产验证，要在满足客户要求的基础上完成芯片的全流程工艺，并对芯片各种性能进行测试，这一过程对客户和芯片制造商均充满风险，如果芯片良率等出现问题，便是损失。小批量验证周期较长，约为2个月：

机台通过小批量验证后便可以进入大批量压力测试，通常持续跑片250-1000片产品片，因此考验机台的硬件、软件、工艺稳定性等，这一过程需要2-4个月：

从机台首次进场到通过产品片大批量压力测试，已经需要6-8个月时间，在通过压力测试后，机台还要进行2-10个月的持续观察，客户要观察机台长期稳定运行情况：

可以看出，半导体设备的验证周期很长，快则半年，慢则需要1-2年时间。华海清科的设备在客户中验证周期最短的仅有100天，在厦门联芯的验证周期长达556天。当然客户2采购的是一套独立控制的8英寸CMP抛光单元系统，技术难度远低于12英寸设备，而且客户产品工艺流程较短，因此验证周期较短。在华虹、英特尔的验证周期为9个月，客户1（可能为中芯国际）的验证周期接近一年：

华海清科提到，12英寸机台新增客户的平均验证周期为366天。

其他半导体制造设备的验证流程类似。

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