（圖為被訪人鄭錦學長）
鄭錦學長，新加坡國立大學材料科學工程碩士。先后加入設備巨頭AMAT（應用材料）負責外延設備的開發，新加坡科技發展局微電子所擔任技術專家，Picosun亞太區總經理。2018年回到南京，自籌資金500萬，創立原磊納米，致力于成為高端國產半導體設備供應商。公司目前的主要產品是研發和量產型ALD／ALE／EPI設備。
作為半導體工藝設備制造領域專家，鄭錦學長專注于薄膜類設備開發近20年，對薄膜沉積類設備產業理解尤為深刻。歡迎您與我們一起聽鄭錦學長分享他對半導體產業的見解和原磊團隊的創業故事。
求是緣：您如何看待近年來歐美對華逐漸收緊的嚴苛禁令對國內半導體產業的影響？
鄭錦學長：科學技術是發展的第一生產力，直接帶動信息技術、工業、金融、國防等產業發展。雖然科學原理沒有國界，但科學技術的應用以及科研專家是有國籍的。
上世紀80-90年代中國進入改革開放階段，我們抱著開放學習的心態，以低端的代加工角色承接歐美制造訂單。但如今我國已躍升為No.2經濟體，特別是當我們在半導體領域做大做強之后必然會反向稀釋歐美在半導體領域的附價值，降低其所占據的比例。當我們成為能與之同臺競技的時候，必然會成為被制裁對象。
2014年是一個特殊的年份，當年國內引入IGBT技術實現IGBT的相對自主可控。同年國家成立了大基金扶持國產半導體產業鏈。自2016年開始，一連串針對中國公司的制裁拉開了帷幕，且有愈演愈烈之趨勢。
對比中美半導體產業狀態差異：在國內，我們在半導體產業鏈中還處于技術洼地+價值高地，屬于朝陽產業。但在歐美，半導體已近乎夕陽產業，之前并不太受社會關注。
正面影響：長期來看更能激發產業人的斗志和動力，建立起自身強大的免疫系統和造血能力才能勇往直前。同時也能吸引更多人關注產業發展，共建產業鏈的創新生態。
負面影響：短期來看的確有陣痛。在某些先進制程工藝，產線無法正常運轉，導致部分產品無法按時交付；相應的先進制程的材料、設備開發受阻。
求是緣：作為特殊的真空薄膜沉積方法，與PVD/CVD相比，ALD設備具有哪些獨特的沉積特性？其難點體現在哪些方面？
鄭錦學長：ALD早在1970S被芬蘭籍教授發明，主要應用于LCD、機場等應用場景的包裹層的防水/防輻射等鍍膜工藝處理，當時亦被稱作為ALE。
荷蘭ASM于1998年（多片式外延爐，8寸設備在1993-2004年處于壟斷地位）極有遠見地引入ALD鍍膜技術。ASM第一款ALD設備在2008年應用在泛半導體領域，后又于2012年成功推進半導體Fab前道工序。
（圖為三類薄膜沉積設備特色差異對比）
傳統的PVD是物理層級的反應，氧氬氣體、金屬離子化之后落下沉積在晶圓片的膜表面。
傳統的CVD是化學反應，兩種化學氣體同時進來，同時發生反應。比如硫化氫再加入一些元素，發生完化學反應之后，廢氣排掉，剩下的固態物質沉積降落在晶圓片的膜表面。
不同于傳統的沉積方式，原子層沉積（ALD）是基于原子的反應過程。ALD反應機制是逐層化學飽和吸附反應，這種表面反應具有自限性，通過累積重復這種自限性可以制備所需精確厚度的膜層，連續生長則可以獲得致密性高的納米薄膜。ALD腔體內反應時需要化學有機金屬（MO）源，金屬原子被碳、氫等有機鍵合成后，物理性能受到改變；通過載氣帶入有機金屬，飽和化學吸附，有機鍵被吹落；再通入另一種反應物，同樣吹掃；這樣一層又一層原子反復地重疊生長出來所需要的膜層及厚度。
ALD設備致膜具有良好的臺階覆蓋率、厚度均勻性、致密性、保型性和精度控制好的優點，且能在任何溫度下生產。
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我們再比較不同的薄膜沉積設備匹配的應用場景：長微米級的膜更適合用PVD或PECVD來沉積。
如果對精度有要求，比如在28nm及其之后的更先進線寬制程，涉及到Gate柵極（金屬柵極長多層膜，決定Transistor的性能）、是3D結構芯片制造工藝中更適合ALD工藝應用。
（圖為ALD的沉積步驟和ALD應用場景演示）
ALD設備的難點體現在三個方面：其一，體現在針對不同的工藝，設備腔體設計必然不同。因此每一家設備廠商針對不同的材料、不同的工藝，考慮到工藝的特點，所設計的設備也各有差異。
其二，ALD設備的難點還體現在要深入了解各種材料的特性（材料的物理特性、材料之間是否相容）。ALD設備的反應過程比較敏感，需要考慮的因素較多，既要精確控制又要減少材料浪費。如腔體在工藝生產過程中會揮發出一些雜質？化學飽和吸附的條件？氮氣吹掃的走向？下一個化學元素進來腔體如何能和上一個化學元素有效地化學反應結合起來？反應過程中是否會沖撞？控制的重復性和可靠性如何？其三，薄膜沉積設備涉及到材料、工藝、軟件、電氣化自動化控制等一系列跨學科的難題。ALD的反應工作原理看起來很容易理解，但真正把它做成產品，實現商業化、量產化的確不易。
求是緣：ALD設備在下游有哪些廣泛的應用領域，不同的應用領域對ALD設備的技術需求有何不同？
鄭錦學長：ALD設備應用領域比較廣泛，可以滿足多種材料、多種不同應用場景的鍍膜、修復需求。
ALD首先是應用于泛半導體領域的LCD顯示封裝領域，后逐漸延伸至集成電路前道、后道制造工序（Chip-let, SIP先進封裝）、太陽能（鈣鈦礦）、鈉電池、復合陶瓷、首飾、手表、光學鏡頭、醫療等先進制造過程中的鍍膜應用等。ALD還以其獨特的均勻性特色，可針對Fab前道腔體設備上的ESC （靜電吸盤）的表層進行修復處理。
按照技術難度要求從難到易排序分別是：半導體（先進制程、RF射頻、MEMS、Memory、Logic邏輯芯片等）、泛半導體（太陽能、光電）。
ALE是原子層刻蝕，是ALD的逆向工程。ALE的主要過程是找到合適的反應物跟進行反應，然后再進行吹掃出廢棄原子。
ALD設備廠商代表如荷蘭ASM,美國AMAT、TEL、Lam Research等，不同廠家的特色也不盡相同。
其中ASM、Lam、Hitachi的優勢更體現于在前道工藝，長氧化硅和氮化硅，HK膜層；TEL,KE等則憑借其獨特的工藝優勢，在金屬氮化物和重金屬，占據集成電路后道大部分市場份額。
求是緣：您能否為我們介紹不同EPI（外延設備）工藝的分類、特點及市場規模？
鄭錦學長：外延是指在襯底晶格上向外再延伸生長材料。
外延設備根據工藝不同大致可分為同質外延（在硅襯底上長硅或鍺硅）和異質外延；輕摻外延、重摻外延、不摻雜（Blanket）外延；低溫外延和高溫外延；常壓外延（追求快速生長外延）和減壓外延。
產業里主要是以面向硅基的第一代外延設備為主，第二代外延設備是面向砷化鎵，第三代外延設備是面向氮化鎵和碳化硅。
外延工藝有不同的生產方法，外延設備的腔體設計極為復雜敏感，腔體內是用紅外加熱，內部的石英件易碎、易爆、易炸，因此我們在設計腔體時確保腔體足夠牢固。
我在AMAT（應材）做了13年的EPI外延設備的開發，深刻地體會到設備的原始創新開發的艱難。團隊需要耗費大量的時間去調研、選型、設計，驗證、仿真，測試等，控制好生長的方向，確保晶格不扭曲錯位，避免缺陷產生。保證設備在生長外延過程中的均勻性、可重復性，減少產生金屬和顆粒污染。
全球EPI外延設備領域，AMAT應材排名第一，市場占比約85%+，其中先進制程占比約95%+。應材EPI出貨量約200+臺/年，預計全球市場規模約50-60億美金。
求是緣：作為薄膜設備領域專家，您如何看待成膜設備領域，特別是ALD、EPI設備的競爭格局和未來的發展趨勢？
鄭錦學長：全球薄膜沉積設備總規模約200億美元，包含PVD、CVD、ALD、EPI等，其中歐美巨頭占據約85%以上的市場份額。
（圖為全球薄膜沉積設備市場占比演示）
AMAT早在1993年已經推出了EPI設備，截至目前，應材的EPI外延設備依然是占據絕對壟斷的地位，占比約85%以上。
全球ALD設備市場總規模約25-35美金，絕大部分的市場份額被荷蘭ASM,美國AMAT、Lam Research和日系分食。
預計未來在新的工藝、新的材料方向會有國產設備團隊脫穎而出。
求是緣：與友商相比，原磊納米團隊的優勢體現在哪些方面？
鄭錦學長：我們團隊的特色主要體現在以下方面：
首先，團隊有活力、熱愛設備開發工作。原磊目前團隊128人，研發占比70%，我們在組建團隊和挑選員工時非常注重其是否能熱愛并專注于自身工作。
其次，團隊能堅持低調踏實的做事風格。不炒作熱點，踏實做事，不急功近利地賺快錢。圍繞我們最熟悉的產品和團隊的核心能力來界定我們的業務邊界，沉下心來通過大量的實驗夯實整機設備的基礎材料和核心零部件。
最后，我們保持合理的發展規模和增速。配合產品的開發節奏來適度地增添人力及花錢，保持企業的健康、穩健成長，保障原磊的每一款產品都具備競爭力。我們的第二臺設備基本上實現了收支平衡，第三臺設備實現正向盈利。
求是緣：我們看到原磊納米的業務范圍比較寬泛，既有ALD/EPI設備的開發，也涉足精密機加和表面處理，未來還會涉及哪些新的領域？這樣布局是基于怎樣的考量？
鄭錦學長：作為設備廠商，我們更深刻地理解設備廠商的技術需求、痛點和標準，能更好地協同部件廠商做好配套工作。
作為整機設備廠商，我們布局精密機加的業務是基于兩點考量：其一，部分供應商的核心精密機加的性能和質量不達標；其二，部分精密機加件交期太長，甚至長達6個月。
作為設備企業，針對設備上用的大部分核心零部件開發，我們還是以扶持配套生態廠商為主，圍繞半導體設備系統來打造安全健康的產業生態鏈。原磊團隊會在設備開發中建立自己的標準，未來分享給同行和生態伙伴。
（圖為原磊的業務據點分布）
求是緣：您能否為我們介紹一下原磊主要設備機臺的研發進展及市場拓展情況？
鄭錦學長：我們從2018年開始在南京創業。我們團隊投入近2年時間，成功開發第一款ALD單腔體設備（Elegant），第一臺設備于2020年交付給復旦大學使用，已順暢運轉3年。
基于多年的ALD設備積累，我們已經完成了所有ALD設備應用場景的開發，我們有對應的樣品機臺，如Class、多片、水平式（平板式）、先進制程等。我們的設備向各個領域滲透，如半導體前道、泛半導體、半導體、醫療、光電、光學鏡頭鍍膜等。
（圖為原磊ALD設備GRACE MX系列）
（圖為原磊ALD設備ELEGANT II-A系列）
我們的第一款四腔的EPI M300系列外延設備預計在2023下半年進入設備驗證流程，預計我們的EPI外延設備在2023-2024年即將跨入新臺階。
求是緣：您之前分別在美國應用材料、新加坡科技局微電子所擔任多年的技術專家，后回到南京創業成立原磊納米。您如何看待這三個組織產業生態之間的差異，以及您個人角色的轉變？
鄭錦學長：我過去23年的職業生涯中，分別在不同的國家、不同的組織生態工作，經歷了不同的角色技術專家、CEO、創始人等角色。
我是2001年進入美國應材工作，2013年離開應材，直至最后擔任技術專家的角色，主要負責外延設備及工藝的開發工作。我后又受邀加入Institute of Microelectronics新加坡科技局微電子研究所，在3年的工藝開發過程中，幫團隊解決了相關芯片設計中的工藝難題。
2017年我受邀加入到Picosun團隊，統籌負責亞太區的研發、市場拓展、銷售等管理運營工作。
2018年7月我正式回到南京，組建團隊創立南京原磊。
公司一直秉承和圍繞“專業、創新、誠信、責任”的文化理念，我自己也在不斷思考如何打造一個過硬的團隊，以個人技術成長過程中的積極思路和國際公司中的成功經驗來磨礪自身管理能力，持續復盤，保持自身技術帶頭人角色的同時又能兼顧公司的管理。
采訪人后記
薄膜沉積設備作為Fab前道工序三大核心工藝設備廣泛地應用于集成電路前道制造工藝。放眼業界我們不難發現，成功的海外設備巨頭必然是建立在一個安全深厚的產業鏈生態基礎之上。我們國產設備團隊更需要緊密攜手上下游的供應鏈零部件、材料伙伴及Fab客戶共同開發，逐一突破設備中每一個被卡脖子的關卡，方能實現真正的自主可控。開發精密先進設備不是光靠猛砸錢就能成事，錢還需精準砸對地方。開發先進設備需要一代又一代產業人們接續合力，踏踏實實做產品，在時間的見證下打磨出優質可靠的設備。
（圖為被訪者與采訪志愿者團隊合影）
采訪人：劉紅
編輯：馬丹鳳
攝影：原磊團隊
審核：劉劍濱、徐若松
感謝志愿者闞家梅、常樂參與采訪。感謝原磊團隊提供采訪之協作。
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