CMP設(shè)備電源國產(chǎn)化落地實(shí)踐

高壓電源

近年來，CMP設(shè)備高壓電源國產(chǎn)化進(jìn)程從實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證快速轉(zhuǎn)向大規(guī)模量產(chǎn)落地，一批完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能電源系統(tǒng)已在多個一線晶圓廠完成整線替換，實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)全面達(dá)到甚至部分超越國際主流水平，標(biāo)志著該領(lǐng)域國產(chǎn)化已進(jìn)入成熟應(yīng)用階段。

國產(chǎn)高壓電源在紋波抑制與瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)上實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵突破。國產(chǎn)團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化多相交錯諧振拓?fù)渑c數(shù)字預(yù)失真補(bǔ)償算法，將滿載紋波系數(shù)壓制到3mV以內(nèi)，負(fù)載從零到滿載突變時的電壓過沖控制在±12V，優(yōu)于多數(shù)進(jìn)口電源的±20V水平。這一指標(biāo)直接轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的靜電吸附力，使銅拋光后dish缺陷深度從平均28Å降至11Å，劃痕密度降低62%，良率提升1.2個百分點(diǎn)。

高電壓下的長期穩(wěn)定性是國產(chǎn)化落地最大的考驗(yàn)。國產(chǎn)電源普遍采用全碳化硅功率單元結(jié)合三維液冷散熱架構(gòu)，單模塊功率密度達(dá)到傳統(tǒng)硅基方案的2.5倍，同時將關(guān)鍵器件結(jié)溫波動控制在±3℃以內(nèi)。實(shí)際連續(xù)運(yùn)行超過18000小時的可靠性測試顯示，輸出電壓漂移僅0.07%，漏電流上升幅度不到進(jìn)口電源同期的三分之一。老化卡盤配套使用時，國產(chǎn)電源所需補(bǔ)償功率僅為進(jìn)口電源的65%，顯著延長了卡盤實(shí)際壽命。

分區(qū)供電功能的國產(chǎn)化實(shí)現(xiàn)尤為亮眼。早期進(jìn)口電源分區(qū)功能需額外采購昂貴選配，而國產(chǎn)電源將8區(qū)以上獨(dú)立高壓輸出作為標(biāo)準(zhǔn)配置，每區(qū)電壓分辨率達(dá)到1V，區(qū)與區(qū)間串?dāng)_小于0.5%。在14nm以下多格局銅拋光中，國產(chǎn)分區(qū)電源使晶圓內(nèi)去除速率不均勻性穩(wěn)定在1.4%以內(nèi)，優(yōu)于進(jìn)口設(shè)備的1.7-1.9%，直接減少了約8%的補(bǔ)拋片數(shù)。

與主機(jī)集成度是國產(chǎn)化落地的另一成功實(shí)踐。國產(chǎn)電源預(yù)留了完整的SEC/GEM協(xié)議棧與高速光纖接口，可無縫接入現(xiàn)有各種主流CMP平臺，無需二次開發(fā)即可實(shí)現(xiàn)電壓曲線實(shí)時下發(fā)、漏電流多區(qū)實(shí)時回傳以及故障波形一鍵上傳等高級功能。實(shí)際替換過程中，平均每臺設(shè)備的集成調(diào)試時間從進(jìn)口電源的3-5天縮短至8小時以內(nèi)，極大降低了國產(chǎn)化切換成本。

備件與服務(wù)體系的本土化建設(shè)為落地提供了堅(jiān)實(shí)保障。國產(chǎn)電源全部采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計(jì)，90%以上的備件實(shí)現(xiàn)24小時內(nèi)國內(nèi)發(fā)貨，平均維修響應(yīng)時間從進(jìn)口電源的5-7天壓縮至當(dāng)天或次日到達(dá)。結(jié)合遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，80%的故障可通過固件升級或參數(shù)調(diào)整解決，無需現(xiàn)場換件，進(jìn)一步降低了維護(hù)停機(jī)時間。

成本優(yōu)勢在規(guī)模化應(yīng)用中充分顯現(xiàn)。在同等性能指標(biāo)下，國產(chǎn)高壓電源整機(jī)采購價格約為進(jìn)口產(chǎn)品的55-65%，備件價格更低至30-40%。以一條年產(chǎn)30萬片12英寸晶圓的CMP產(chǎn)線計(jì)算，全面切換國產(chǎn)電源后，前三年僅設(shè)備與備件采購成本即可節(jié)約約4200萬元，電能與耗材間接節(jié)約超過800萬元，投資回收周期縮短至1.8年以內(nèi)。

國產(chǎn)CMP高壓電源已用實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)證明，其在性能、可靠性、集成度、成本與服務(wù)響應(yīng)等全方位具備替代能力，正從局部驗(yàn)證快速走向全工藝段、全產(chǎn)線覆蓋的深度應(yīng)用階段。