近日，青岛芯笙微纳电子科技有限公司(简称“青岛芯笙”)在气体质量流量控制器(Mass Flow Controller，MFC)方面取得重大突破，攻克了长期以来阻碍国产半导体级MFC发展的关键技术壁垒，成功开发出基于高速压电比例阀的两款半导体级MFC产品，产品具有很好的精度、可靠性以及5倍于现有产品的稳定性。

　　为什么要发展半导体级MFC?

　　MFC，即质量流量控制器，是一种能够精确测量和控制流体质量流量的精密仪器，是确保工艺过程准确性和产品一致性的关键功能单元。MFC在半导体工艺的各个环节中都发挥着重要的作用，例如，在过程工艺(刻蚀、镀膜等)环节，用于对混合气体的各组分流量、以及装备真空度进行实时监测或调节，确保混合气体比例精确;在材料清洗环节，用于控制工艺过程中的氮气流量，确保清洁和干燥的效果;在超净间等基础设施中，用于对环境气体洁净度和风速进行长期稳定控制。为保证半导体制造过程的稳定性和产品的质量，通常要求MFC产品具有高精度、高稳定性、高可靠性、且能够快速响应。

　　近年来，日本Horiba、美国Brooks等企业相继推出压电陶瓷式比例阀以及基于压电比例阀的半导体级MFC产品，在提高响应速度的同时大幅度降低长期使用中性能退化、发热、漏气等问题。国内一些公司虽然取得了不错的发展，但其产品仍采用传统的电磁比例阀技术为主，产品力不足，无法满足半导体行业高精度、高可靠性、快速响应的需求。日前，高可靠、快响应的高质量压电驱动式流量测控技术被国外所垄断，价格高且随时存在断供风险，导致在国家重要半导体设备中存在关键核心部件安全威胁。

　　在六年中美贸易战期间，我国半导体行业通过加大自主创新力度、推动产业链协同发展、积极参与国际合作以及获得政策支持与资金投入等措施，实现了快速发展。同时，随着半导体制造工艺的提升和市场需求的增长，对MFC的国产化需求也将不断增加。因此，发展半导体级MFC，推动该核心部件的国产化，对于保障国家半导体产业链安全至关重要。

　　S700内部结构图

　　青岛芯笙实力几何?

　　青岛芯笙专注于气体流量测控技术，目标成为好的的半导体零部件供应商。公司核心团队来自于新加坡A*STAR、德国KIT、清华大学、中科院、同济大学、山东大学等国内外重点科研院校，掌握核心流量传感芯片、模组、算法、系统集成等全链条自主核心技术。目前，公司拥有发明23项，实用新型14项，一级计量证书50余项;承担科技部国家重点研发计划2项，山东省重点研发计划(重大科技创新工程)1项;建有“青岛芯笙-山东大学传感器测控联合实验室”、“青岛市气体流量测控技术重点实验室”、“青岛市气体流量测控技术专家工作站”研发平台，并拥有研发车间800平米，制造车间4000平米，流量校准设备100余台;具有IS09001、IS014001等品质管理和制造认证。

　　市场的稳定性依赖于产品质量的有力保障。经过多年耕耘，青岛芯笙已形成S300系列、UT系列、E系列等成熟稳定的产品线，并在光伏、环保、医疗 等诸多领域实现了国产化替代，得到了市场的一致认可。如今，又增添了S700、DF500两款半导体专用流量计产品，开始布局半导体市场。在谈及公司及产品的优势时，公司创始人陶继方博士表示，“作为一家本土的传感器公司，青岛芯笙的优势主要包括三点：首先，我们的团队足够优秀，每个人都有出色的能力和丰富的经验;其次，我们具有良好的生态环境，产品的保质保量交付离不开上游伙伴的强力支持，以及下游客户保持着密切的合作;最后，青岛芯笙公司一直保持高强度的研发和制造投入，研发投入使我们保持技术先进，制造投入保障我们产品的品质。不在低端市场内卷，是我们破局的关键”，陶继方博士补充道。

　　青岛芯笙全新产品将亮相2024“半导体和核心部件展”

　　“这还远远不够”，在谈及公司的半导体级MFC新产品时，青岛芯笙公司研发中心负责人林博士表示，“虽然公司已经在光伏市场占有一席之地，获得了稳定的订单，但我们的能力和目标不止于此，我们将对半导体设备核心零部件逐一攻关，这次的S700和DF500就是其中一项重大突破”。

　　青岛芯笙新开发的两款产品均采用高速压电比例阀技术，以及动态压力波动补偿技术，“压电比例阀是MFC中的核心控制部件，与流量传感器形成闭环，实现气体流量的动态、快速调整”，林博士说道，“相较于目前国内主流的电磁比例阀，压电比例阀响应快、控制精度高，且具有极低的功耗和热噪声。我们从2021年开始进行压电比例阀的研发工作，目前已经实现压电陶瓷叠堆设计、执行器结构优化、全金属密封等关键技术攻关和量产方案，比例阀的性能和一致性都非常好”。

　　为满足不同的应用需求，本次青岛芯笙开发了两款不同的产品，区别如下：

　　两款产品的侧重点略有不同，其中，DF500在小流量控制方面精度、响应时间上更有优势，适合7nm/14nm先进制程;而S700具有更宽的量程选择和工作温度，适合一般制程。“两款产品均采用了公司最新研发的自适应动态控制算法，客户可以根据实际需要进行选择。两款MFC均采用半导体级双V材料和EP处理，符合SEMI要求”，林博士表示，“这两款产品都将在9月25日的半导体设备和核心部件展上进行展示，欢迎新老客户们来交流。”

　　总结：

　　在半导体级MFC这个赛道上，我国研究起步较晚，技术和产品受制于西方国家，严重威胁着我国半导体产业的链条完整性和安全性。目前，青岛芯笙已经完成了从0到1的难题，接下来是如何更好地实现从1-100的跃升。国产厂商如青岛芯笙的崛起，不仅代表了国内技术水平的提升，也预示着我国将在全球高科技领域中具有更强的竞争力。