應科院參研項目獲「國家科學技術進步一等獎」
特區政府日前最新發表的《香港創新科技發展藍圖》中，點名支援半導體晶片產業策略性發展。在有關的微電子領域中，香港擁有不少國際一流的研究人員：香港應用科技研究院有份參與的 「高密度高可靠電子封裝關鍵技術及成套工藝」項目，去年獲得「國家科學技術進步一等獎」，為本地大學以外的科研機構於國家級科研獎項獲得的最高榮譽。應科院相關分項負責人近日接受香港文匯報專訪，講解了其中的技術細節，以及如何為國家晶片封裝研發貢獻香港力量。
◆香港文匯報記者 高鈺
智能手機、電腦、電動車等，已逐漸成為人類生活中不可或缺的產品。過去，歐美在晶片研發、製造方面處於領先地位，但近年我國在相關領域奮起直追，致力研發屬於中國人的先進技術。
獲「國家科學技術進步一等獎」的「高密度高可靠電子封裝關鍵技術及成套工藝」由華中科技大學牽頭，與香港應科院等多個研究單位聯手合作。應科院負責的分項為「晶圓上多個通孔的電沉積過程優化方法」。該部分為應科院集成電路及系統高級總監史訓清參與研發的專利，有關發明縮短了通孔填充的模擬時間，提供高準確度的工藝窗口。
史訓清指出，半導體產業分為三大部分，包括晶片設計、晶片製造及晶片封裝。經過晶片封裝過程後，晶片就可以運用於手機、電腦、電動車等不同的系統。「在15年前，中國在這三個部分，與世界的差距都非常大。」
項目列國家16個重大專項
史訓清在介紹應科院參與國家晶片封裝研發的過程時表示，國務院於2006年發布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》中，已將「極大規模集成電路製造技術及成套工藝」項目列為16個重大專項中的「02專項」，為我國在此領域奠基。
「在2008年，中國科學院的專家就『02專項』聯繫我們，我們提了一些建議，看看能不能再超前一點，不光是追趕歐美地區國家。」史訓清表示，應科院參與了制定技術路線圖，對方其後就將研究方向調整為「三維集成」。
所謂「三維集成」，是將許多微小晶片集成在一起，繼而形成小晶片、小系統。晶片由不同的晶圓堆疊而成，就像是擁有多個層數的樓房，每層「樓」都需要由「電梯」聯繫。這「電梯」指的就是「垂直互聯技術」（Through-Silicon Via）。每一層晶圓中都有許多「硅通孔」，需要將銅離子注入其中，才能確保電子能通過銅離子穿梭於不同層數，「把每一層全部連到一起。」
史訓清指出，該技術的研發面對多項挑戰，例如每片晶圓上面上百萬條「電梯」都不能出問題；其次，要在晶圓上面「一次性」地把全部「電梯」做出來，「每一個一點瑕疵都不能有，這是非常、非常難的一點。」
至於如何將銅離子準確注入「硅通孔」也大有學問，「雖然對人類來說，那就只是幾納米；但在微觀世界，這就好像從喜馬拉雅山的高度往下掉到某一個點。」為此，團隊為銅離子找了不同大小的高分子，讓它們擔當不同速率的「降落傘」，幫助調控銅離子的移動，確保銅離子能從「硅通孔」底部，一直往上填滿。
雖與美國有差距 但已縮窄
史訓清表示，是次獲獎有數個重要意義：「從技術成果來看，在15年前，中國在先進的封裝方面，基本是很少做的。經過長年的發展，雖然和美國仍有一些差距，但差距已經不像以前那麼大。」其次，團隊可以用「理論模擬」的方式、「虛擬製造」的方法，「保證製造出來的成品的成本較低，也比較可靠。」
「我們基本上跟傳統的大學研發不一樣，應科院是『應用導向』，基於市場的應用需求，我們把本地、內地及海外的大學、研究機構和公司串聯在一起，誰擅長什麽就做什麼。」史訓清形容，應科院有如「催化劑」，可充當「超級聯繫人」的角色，為促進創科產業作貢獻。
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