摘要：独家获悉：东方晶源电子束量检测设备出机突破60台里程碑，这意味着，东方晶源设备在该领域的技术性能已经稳定，并获得用户认可，能够满足半导体制造企业的生产需求，相关市场有望迎来突破性增长。据行业首发信息披露，东方晶源作为深耕集成电路良率管理领域的头部企业，其电子束
独家获悉：东方晶源电子束量检测设备出机突破60台里程碑，这意味着，东方晶源设备在该领域的技术性能已经稳定，并获得用户认可，能够满足半导体制造企业的生产需求，相关市场有望迎来突破性增长。据行业首发信息披露，东方晶源作为深耕集成电路良率管理领域的头部企业，其电子束设备累计交付达60台。这标志着国产高端量检测设备在技术成熟度、产线适配性方面取得实质性进展。这一数据背后，折射出国内半导体产业链的战略转向。近年来国际地缘政治波动持续催化设备国产替代进程，晶圆厂为规避断供风险加速导入本土解决方案，东方晶源肩负国产替代重任，深度参与关键领域的自主创新。企业十余载积累的电子光学系统研发功底与量产经验，使其成为破解半导体设备“卡脖子”难题的核心力量。
尽管美国政府不断升级对华出口管制，企图延缓我国先进制程的发展，但这并不能阻止中国半导体产业的发展与进步。东方晶源的技术突破不仅重塑了国产设备在良率管理环节的市场格局，更为中国半导体产业构筑技术护城河提供了关键拼图。在提升中国半导体产业自主可控能力方面，东方晶源还将继续做出重要贡献。
设备稳定出机60台，有效优化产业格局
“60台设备落地不是终点，而是自主化量检测体系升级的起点。”东方晶源资深产品总监贾锡文在接受集微网专访时强调。他透露，通过优化EOS（电子光学系统）结构提高信号采集和收集的效率，并且在智能算法的加持下，设备在保持纳米级检测精度的同时，将单位晶圆检测效率提升40%，这一突破直接回应了28nm及以下先进制程的量产需求。
在全球半导体产业竞争格局下，核心设备与关键材料的自主可控成为国家战略。其中，量检测设备的重要性不断提升。测试是贯穿芯片设计、生产过程的核心环节，对提高芯片良率、降低成本至关重要。量检测设备有“工厂的眼睛”之称，用于在半导体制造过程中检测芯片性能与缺陷，确保产品质量的可控性，对保证产品质量起着关键性的作用。特别是随着半导体制程不断缩减，光学检测在先进制程技术的图像识别的灵敏度逐渐减弱，电子束检测技术的应用场景变得越来越多。
近年来，我国半导体晶圆厂建设正在加速。据集微咨询统计，目前中国大陆已有47座晶圆厂，其中，12英寸晶圆厂22座，8英寸厂25座。此外，还有正在建设的晶圆厂25座。中国大陆连续两年成为全球最大半导体设备需求市场，中国大陆的晶圆制造设备支出从2018年的110亿美元增长到2023年的近300亿美元。相对应地，我国对电子束量检测设备的需求量也在翻番。
尽管在电子束量检测设备方面，AMAT、Hitachi、ASML等国际大厂依然占据市场主导地位，但是国产设备厂商也在迅速成长。东方晶源作为国内领先的电子束量检测设备供应商之一，得益于国内半导体产业的快速崛起，对半导体设备需求量逐步提升，已开发出多个系列的电子束设备，填补国内空白。
根据贾锡文的介绍，已出机的用户群中既包含了逻辑厂商、存储厂商，也包含先进封装以及第三代半导体厂商，累计wafer move量超过56万片。12英寸设备已在28nm产线上服役，6英寸和8英寸设备在第三代半导体领域则作为BSL机台在运行。“值得一提的是，在部分用户当中，我们已经开始斩获重复订单。这是市场对我们的认可，公司也会持续地投入研发，做出更多的创新。”他表示。
对于国产半导体设备公司来说，实现产品的量产出货，且出货量达到数十台无疑是一项较为突出的成绩。半导体制造对设备的精度、稳定性和可靠性要求极高，相关产品必须经过长期测试，反复打磨，才能进入大生产线。实现批量出货意味着相关设备的技术性能已经稳定，获得了用户的认可，能够满足半导体制造企业的生产需求。这是十分难得的。
同时，这也表明国内企业在电子光学系统、图像处理算法、精确定位和控制等关键技术上取得了重大突破，意味着技术性能达到或接近国际水平。
当然，AMAT、Hitachi等国际厂商仍然在检测精度、稳定性和效率等方面占据着优势，它们的产品系列更丰富，覆盖的流程场景更全面。但是，国产设备厂商同样具有性价比更高、服务响应快、定制化能力强等优势。在获得用户认可，实现稳定供应之后，将逐步提升国产设备的市场份额，优化产业格局，增强国产企业在行业内的话语权，降低因国外技术封锁或供应中断带来的风险，同时也能带动相关零部件供应商的发展，促进供应链的本地化，提升中国半导体产业的整体竞争力。
创新技术加持，设备实现高精度、高稳定
据了解，电子束量检测设备的主要产品包括电子束缺陷检测（EBI）、电子束缺陷复检（DRSEM）、关键尺寸量测（CDSEM）三种类型，涉及检测、量测、复检等用户不同需求。东方晶源对此已经实现了全面覆盖。
“半导体量检测技术的发展与光刻技术的发展是息息相关的，因此也遵循相类似的科学逻辑，即追求分辨率极致化。而电子束量检测技术的核心优势就在于拥有超高的分辨率和检测精度，对电性能缺陷极为敏感，可以检测很小的表面缺陷，如栅极刻蚀残留物等，并且电子束量检测设备具有更强的三维结构成像能力和抗前层信号干扰能力，这使其在先进工艺中被较多使用，已经成为生产线中不可或缺的设备之一。”贾锡文表示。
电子束缺陷检测设备是东方晶源较为成熟的产品线，其不仅能够检测电性能缺陷，也能检测物理缺陷。经过数年研发迭代，主力机型在检测能力和应用场景方面都得到了进一步的拓展。分辨率是EBI核心指标之一。东方晶源研发团队通过系统性改进和优化有效提升了EBI设备的分辨率水平：采用高压低像差电子光学系统设计方案，实现更高成像分辨率；对EE模组性能及连接方式进行优化，有效抑制噪声；开发振动动态补偿技术，抑制机械振动对成像的影响。
检测速度是用户考量 EBI 的另一项重要指标。经过这些年的努力，东方晶源也在三个方面对其进行改善：一是开发连续扫描模式代替步进扫描，二是开发更高速的信号采集波形发射器和更快的信号探测器以及优化算法来提升收集信号的效率；同时也在进行多束同时扫描方案的研发。通过这三个方面的努力来提升EBI 的检测速度。
灵敏度同样关系到设备对信号的采集能力。东方晶源采用高稳定性热场发射体，通过精确控制加热温度和电场强度，降低了电子能量分散，提升电子束的相干性和亮度；同时研发了新型的探测器，开发大电流及新的charging方式提高VC信号，让以前非常弱的信号强化来提升灵敏度。
在电子束缺陷复检设备方面，日前东方晶源推出最新一代DR-SEM r655。它是东方晶源于2023年所推出DR-SEM r600的下一代产品。根据贾锡文的介绍，该款新品搭载了全新的高性能电子枪和光学检测模组，以及升级版传片系统和算法系统，可以满足国内先进制程产线的应用需求。
在电子束检测成像方面，DR-SEM r655采用了5通道探测器，可以覆盖更广泛的检测需求全方位缺陷表征：4个侧向探测器支持全角度形貌扫描，显著提升缺陷立体成像效果，助力工程师精准判定缺陷类型与成因，尤其对浅刮伤等微小缺陷的复检成功率提升明显；材料衬度解析优化：顶端探测器增强背散射电子信号接收能力，精准捕捉材料衬度差异，满足先进制程对多种应用场景的需求；高深宽比工艺兼容：配合高加速电场设计，适配高深宽比结构检测，性能对标国际成熟机型。
这些功能的实现又都得益于东方晶源开发的新型电子光学系统的赋能。通过对它们的开发与使用，进一步拉近了与国际大厂之间的距离，为公司接下来的新突破奠定基础。
在关键尺寸量测设备方面，东方晶源目前主推的是c430机型。该款机型在客户端的装机总量超过10台。在量测精度上，该机型已经达到国际主流机台水平。之所以具备这样的性能，一方面得益于东方晶源全新开发的波形发生器，可以支持更快的点扫描速度和扫描方式组合。在传统扫描方式中，电子束需在每个测量点停留较长时间以确保信号强度，而新波形发生器采用高频信号调制技术，使电子束在保持测量精度的同时，可以更快的速度完成信号采集。其次是采用晶圆表面电荷补偿技术，弱化了charging对成像的影响，提升了量测的稳定性。第三是采用高精度的Auto Focus，实现量测系统的实时自校准，可确保长期运行下的数据一致性，提高量测的准确性。第四是全新开发的叠帧和量测算法提高了图像质量和量测的稳定性。
在量测稳定性上，c430是唯一在客户端通过self-matching的国产CDSEM设备，CD matching小于0.35nm（或0.5%CD）。这得益于c430新开发的Auto Calibration方案和Auto Daily PM 方案。Auto Calibration方案包括Image、System和量测三大模块，Image模块可进行图像质量的实时优化，System模块实现了系统状态的全局监控，量测模块实现精度校准闭环。而Auto Daily PM 方案可以让设备可以利用idle时间进行SEM image的校准和维护。这些更新不仅解决了传统CD-SEM设备校准依赖人工、效率低下的问题，也在量测的稳定性上取得了突破。
向三代半、先进封装扩展，满足用户多元化需求
除先进制程以外，碳化硅和氮化镓等第三代半导体市场，以及先进封装市场的需求也在不断壮大，这些领域对电子束量检测设备有着与逻辑制程、存储制程很大的不同。东方晶源也在积极研发，满足这一领域用户的需求。
相对而言，第三代半导体用户对芯片传统工艺量检测上的要求相对简单，但对多元兼容上的要求却比较复杂。以衬底为例，第三代半导体就包括蓝宝石基、硅基、碳化硅基、氮化镓基等多种类型。这些衬底的完整度各不相同，厚度也不一样，这就非常考验检测设备的兼容能力。如何让设备自动化地兼容这么多的不同衬底就是一个挑战。
东方晶源针对第三代半导体市场推出了SEpA-c310s，不仅实现了6/8 英寸兼容，同时还实现了不同材质、不同厚度的兼容。该产品目前已经进入用户企业的生产线。东方晶源也在投入开发下一代的三代半产品。
在先进封装方面，其对检测设备的线宽要求也不是很复杂，但却对高深宽比等方面具有特殊的要求。当前的先进封装工艺越来越走向2.5D/3D化，这就对TSV、高深孔等有更多的需求，也就会对一些底部信号的量测有着较为旺盛的需求。东方晶源也在高能/高电压/高束流的检测技术上投入更多资源，以期能够满足用户这方面的需求。
持续跟踪技术发展方向，为用户提供全面良率解决方案
未来，半导体制程将进一步走向微缩，对电子束量检测设备的技术要求将更加严苛。贾锡文表示，挑战主要来自两个方面：一是low dose & high resolution 成像能力；二是电子束吞吐量瓶颈。
首先，随着半导体制程的微缩，晶圆表面的材料对电子束变得更加敏感，过高的电子束剂量可能会对这些敏感介质造成损伤，从而影响芯片的性能和良率。这就需要在检测过程中使用较低的电子束剂量，并在低剂量下，仍然能够保持高分辨率的成像能力，以便准确检测出晶圆表面的微小缺陷和关键尺寸。还需要考虑如何减少对immersion和EUV等敏感介质的损伤等。这些技术在半导体制程中都起着关键作用，但它们的材料对电子束非常敏感。
此外，与光学检测方法相比，电子束检测的速度要慢得多。在半导体制程不断微缩的背景下，晶圆表面的缺陷和关键尺寸变得越来越小，需要更高的检测精度和更快的检测速度来满足生产需求。然而，电子束逐点扫描的方式限制了其吞吐量的提升，成为制约电子束检测设备性能的一个重要瓶颈。
面对上述挑战，贾锡文表示，东方晶源正在开发low dose电子束成像技术和高频探测器，应对来自这两方面的挑战。同时，东方晶源也致力于电子束设备的智能化（AI）和全流程优化（HPO）以提高电子束量检测设备的效率。通过引入人工智能，进行AI加速缺陷分类：应用深度学习算法（如卷积神经网络）快速识别缺陷类型，减少人工分析时间；通过自适应检测路径规划：根据历史数据动态优化扫描区域，聚焦高风险位置（如芯片边缘）。
同时，贾锡文还强调，东方晶源从创立之初便提出HPO良率最大化技术路线和产品设计理念。针对来自制程微缩与测试速度方面的挑战，东方晶源致力于全面打通EDA、量测/检测和Yield（良率）之间的壁垒，希望建立起有效的良率与管理的模型，从点到线然后再到面，为用户提供一个全面的良率管理解决方案。
基于 HPO 技术路线，东方晶源现已成功推出了多款重量级产品，包括电子束量测和检测设备、计算光刻软件OPC、良率管理软件 YieldBook等，形成多元化的芯片制造良率管理产品矩阵，并被国内外众多制造头部企业认可。
写在最后
受益于强有力的国家战略支持，中国在半导体设备领域近年来取得了快速增长，但对海外设备巨头的依赖程度仍然很高，国产设备在中高端及核心设备上仍有较大提升空间。当第60台电子束设备顺利交付客户产线时，东方晶源用数字宣告了国产高端量测与检测设备的突破时刻。但这绝非终点，而是中国半导体设备自主化进程中的战略转折点——这家深耕电子束检测领域十余载的头部企业，正以技术排头兵的姿态，撬动整个产业链的结构性升级。
在先进制程量检测领域，东方晶源的技术突围战已全面开启：量测方面，通过低剂量电子束成像技术攻克摩尔定律演进中的精度难题，以适应先进制程发展需求；检测方面，致力于高电压、大电流、高分辨，以突破3D芯片结构的检测壁垒，解决先进制程3D结构对电子束发展技术的需求。同时，利用计算光刻软件工具链并创新性引入AI深度学习与GPU异构计算的独特优势，对于采集到的纳米级电子束图像进行AI赋能的超维分析，有望实现更好的关键尺寸均匀性（Critical Dimension Uniformity）的优化。
当前，东方晶源正致力于下一代设备的开发，发展目标很明确——解决电子束量检测设备“卡脖子”问题，在中国半导体产业自主可控方面要做出重要贡献，做好排头兵，不仅要在技术上自主可控，在供应链上也要做好自主可控。不光要在点上100%对标国际巨头，同时，在线和面上也要全面拥抱创新，拥抱AI，实现超越。
来源：集微网
