从10.5nm极致灵敏度与全矩阵布局，看中安半导体的国产替代突围之路

在集成电路制造向2nm及更先进节点加速迈进、3D集成与先进封装日趋复杂的今天，半导体量检测设备作为晶圆厂的“眼睛”和“医生”，重要性正在不断提升。
 
按照业内常用的“1/3至1/5原则”，进入2nm制程后，需要重点控制的致命缺陷尺寸已经逼近10nm级别。与此同时，3D NAND持续增加堆叠层数，晶圆键合、先进封装等工艺不断引入，也让颗粒、图形、形貌和应力控制变得越来越复杂。
 
然而，在无图形、有图形晶圆检测等高端量检测领域，市场长期由美国KLA、日本Hitachi High-Tech以及以色列Camtek等国际厂商主导。面对庞大的本土需求和供应链安全诉求，国产替代已经进入深水区。
 
而近年来发展迅速的中安半导体，凭借在小尺寸颗粒检测领域的极限突破以及全方位的几何形貌与图形检测布局，向行业展示了一条从“追赶对标”走向“技术突围”的清晰路径。
 
量检测愈发困难
 
随着AI、大模型与数据中心快速发展，芯片结构日益复杂，量检测难度正面临前所未有的挑战。一方面，负责算力的逻辑芯片向更微缩制程及2.5D/3D先进封装演进，缺陷形态更加隐蔽；另一方面，存储芯片的容量与性能需求也在爆发式增长。
 
以3D NAND为例，产业正在经历两项重要变化。
 
首先是堆叠层数持续增加。目前行业已经进入300层以上的技术阶段，三星、SK海力士、美光、铠侠等主要厂商都在推进300至400层产品，并开始为未来更高层数甚至千层级3D NAND进行技术储备。
 
其次是存储密度和制造架构持续升级。单存储单元正从TLC（3 bit/cell）向QLC（4 bit/cell）甚至PLC（5 bit/cell）演进。与此同时，为了进一步提升阵列密度和制造效率，Wafer-to-Wafer、Die-to-Wafer等键合（Bonding）技术也在加速导入，包括长江存储Xtacking在内的架构都采用了类似思路。
 
这些变化，直接提高了产线过程控制的难度。在多层薄膜堆叠工艺中，如果底层或Bare Wafer表面存在一颗仅15nm左右的微小颗粒，随着上方数百层薄膜不断沉积，这一微小缺陷可能被持续放大，在表面形成更明显的散射中心和局部凸起。据中安现场分享的模拟与测试结果，当堆叠超过300层后，底层15nm颗粒造成的表面形貌异常会被显著放大，并进一步侵蚀光刻机的焦深（DOF）预算。
 
与此同时，多层薄膜积累的应力还可能带来晶圆Bow、Warp等形貌变化；进入键合工艺后，对准精度、晶圆形貌以及应力状态，又会直接影响键合质量和最终良率。
 
因此，随着制造结构从二维走向三维，量检测面对的已经不只是“能不能看见更小的颗粒”，而是如何同时管理颗粒、图形、形貌与应力等多维度问题。
 
突破极限：ZP8打造10.5nm颗粒检测“第一道防线”
 
“在晶圆厂的日常运营中，每消除一个每平方米的微小缺陷，就能为产线提升0.5%至 2% 的良率。”中安半导体市场应用VP初新堂在2026 IC World的专题演讲中介绍到，在晶圆厂中，高灵敏度的无图形颗粒检测作为芯片制造的“第一道防线”，其检测精度直接决定了芯片良率与制造成本，是保障先进制程稳定量产的核心基石。
 
从来料晶圆质量控制，到工艺设备清洁度监控，再到工艺过程中的表面监控以及测试晶圆循环使用管理，无图形检测几乎贯穿了晶圆制造多个关键环节。它的价值在于尽可能在缺陷还没有进入后续高成本工艺之前，把问题找出来。
 
今年4月份，中安半导体正式推出其最新旗舰产品——ZP8 无图形晶圆缺陷检测设备。这一里程碑式的发布，标志着国产高端检测设备正式迈入全球顶尖阵列。据行业数据，2025年，国产无图形检测设备的市场占有率已经达到28.6%，在成熟制程领域已具备国际巨头同台竞技的实力。ZP8检测灵敏度达到惊人的10.5nm，具备支持7nm及以下先进制程研发和生产能力。
 
 
 
ZP8 基于深紫外（DUV）266nm 激光光源，从 2024 年的 26nm，到 2025 年的 17nm，再到如今的 10.5nm 抓取水平，实现了每半年一次的技术飞跃，填补了国内极小尺寸检测的空白。   
 
未来中安半导体计划于2027年推出面向15nm HVM的新一代颗粒检测设备，大幅提升检测效率与稳定性。
 
从“能检”到“能替”：Baseline Matching成为关键
 
量检测行业里存在一个普遍现象：行业内标称参数相似的产品众多，但实际落地表现参差不齐。初新堂强调，国产设备不能仅满足于“能检”，更要实现无缝“能替”。
 
在实际晶圆厂产线上，不同厂家、不同型号、不同服役年限的机台混跑是常态。这给统计过程控制（SPC）带来了巨大挑战：产线的数据波动，究竟来自工艺机台本身的异常，还是量测机台之间的偏差？ 若匹配度差，不仅会导致良率管控失效，还会让工程师在“假缺陷”上浪费大量的研发时间。
 
为此，中安半导体在设备设计初始阶段，就将“基线匹配（Baseline Matching）”作为核心方向：
 
首先，是架构与标准对标。
 
从激光器、光学系统、物镜到高速转台等核心子系统，中安在设计端尽可能与主流基线设备保持相近技术路线，并依据SEMI M50等相关标准，以95%抓取率作为关键验证指标。测试对象也不只局限于裸硅片，还覆盖氧化层、氮化层、High-K Metal Gate、光刻胶等真实在线膜层。
 
其次，是尺寸与数量匹配。
 
在中安与基线设备的对比测试中，各类膜层上的缺陷数量匹配率均超过90%。在15nm至34nm尺寸范围内，尺寸拟合相关性达到0.93；在15nm至24nm这一更小尺寸区间内，相关性仍达到0.84，尺寸偏差控制在2nm左右。
 
更重要的是，能否沿用原有产线体系。
 
对于Fab来说，真正关键的并不是某一个相关系数，而是设备导入之后，原有的Recipe、工艺判定阈值和SPC控制逻辑能不能继续使用。按照中安的介绍，在高精度尺寸拟合和低假缺陷率基础上，客户导入设备后，可以继续沿用原有工艺判定阈值（JPC）与SPC管控卡，无需针对每一条Recipe重新建标或调参，从而缩短设备验证与导入周期。
 
这也是“能检”和“能替”之间真正的差别。
 
量检测灵敏度不是一个单纯的极限参数，而是信号、噪声、重复性和稳定性的综合结果。中安现场用了一个形象的比喻：缺陷就像落在草坪上的高尔夫球。草坪平整时球很容易识别；但当背景粗糙、杂草升高时，难点在于把球从杂草里准确区分出来。通过优化硬件光强密度、缩短波长及独创算法压制背景噪声，ZP8 在小尺寸上的抓取率稳定维持在 95% 以上，点对点抓取率超过 90%，确保产线高一致性，绝不产生导致停产的 OOC波动。
 
从无图形到有图形：DAWIN切入另一条关键检测链
 
中安半导体并未止步于无图形检测领域。公司透露，基于“点到面”的整体战略布局，暗场有图形缺陷检测设备（DAWIN 系列）及相关先进检测平台也在按计划推进。   
 
DAWIN系列聚焦于光刻与显影后缺陷检测（ADI）。ADI 阶段被称为半导体制造的“安全网”——若在刻蚀后才发现缺陷，晶圆将永久报废；而在 ADI 阶段及时捕获缺陷，仅需去胶即可重做。DAWIN 系列凭借高吞吐量与智能信号降噪算法，直接切入了这块极为关键的产线控制空白。   
 
 
ADI处在光刻之后、刻蚀之前。如果在这个阶段发现光刻缺陷，很多情况下仍可以通过去除光刻胶重新进行相关工艺；但一旦带着缺陷进入后续刻蚀，错误图形可能被永久转移到晶圆材料中，返工空间就会大幅缩小。
 
因此，从制造流程角度来看，ADI本质上就是一道在不可逆工艺之前尽早截住问题的质量关口。
 
从无图形颗粒检测进入有图形缺陷检测，也意味着中安面对的问题开始明显复杂化。图形晶圆本身存在大量周期性结构，正常电路图形会产生远比裸片复杂的光学背景。设备不仅需要检测颗粒，还必须把真正异常的缺陷和正常设计结构、工艺变化区分开来。
 
这背后考验的已经不只是光学灵敏度，而是进一步涉及信号降噪、图形解析、缺陷提取和算法判断。
 
向“面”延伸：WGT补上晶圆几何形貌量测
 
除了缺陷检测，量测同样是良率控制的核心能力。在中安半导体的展台现场，涵盖硅片制造、IC Fabs 以及第三代化合物半导体的 WGT 系列几何形貌量测设备构成了另一大展出亮点：   
 
WGT300-M系列（有图形晶圆几何形貌量测）是专为IC Fabs与先进封装打造，引入独创的气浮无损支撑技术，可在零重力形变干扰下处理 -2.0mm 至 +2.0mm 的极端翘曲，厚度覆盖 500µm-2200µm。结合约 3400 万个点的超高密度采样，能够精准应对 3D 集成与键合（Bonding）前后的形貌、应力及面内位移（IPD）解析，降低超过 30% 的 CoO（使用成本）。   
 
 
 
WGT300-W / V系列（无图形晶圆及切片/粗片形貌量测）面向抛光片、外延片（EPI）及线切割粗片。采用微米级光斑与高密度数据处理算法，实现非接触式的高精厚度（Thickness）、TTV、Bow/Warp 检测，适应各种掺杂类型与表面粗糙度。   
 
 
 
WGT200-C系列（化合物半导体量测）针对SiC、GaN等第三代半导体，运用全表面光学干涉与多表面相位分析法，实现“One-shot”全盘高精度测量，配合气浮吸盘实现零接触背部支撑，避免应力引入与污染。   
 
从ZP8将无图形颗粒检测推进至10.5nm，到DAWIN向有图形缺陷检测延伸，再到WGT覆盖硅片、IC Fab、先进封装和化合物半导体，中安半导体此次展示出来的，并不是简单的一次新品升级。而是正在尝试覆盖的是从硅片制造—晶圆前道—先进封装—化合物半导体逐步延伸的一套量检测能力。
 
值得一提的是，面对全球供应链的不确定性，中安半导体在设备核心部件国产化率上已超过 95%，为高端晶圆厂的供应链安全提供了极为稳固的保障。   
 
这也是国产量检测设备发展到今天一个值得观察的新趋势。早期国产企业往往从某一台单机、某一个工艺节点切入市场；但当产品真正进入客户产线之后，Fab需要的往往不是孤立的一台设备，而是一整套能够相互验证、共享数据并覆盖多个工艺步骤的过程控制能力。因此，从单一产品向产品矩阵扩展，既是商业上的规模化选择，本质上也是量检测技术自身的平台化要求。
 
结语
 
从“能检”到“能替”，不仅是一句口号，更是一场关于数据精准度、架构一致性与产线稳定性的攻坚战。从 10.5nm 的极致颗粒抓取，到 ADI 阶段的有图形防护网络，再到贯穿正片、粗片、化合物及先进封装的几何形貌全套方案，中安半导体正以深厚的技术积淀与高匹配度的“硬核”设备，在量检测这一极高壁垒的赛道上书写着属于中国半导体设备的战略突围答卷。