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随着半导体制程不断向下微缩，内部结构的复杂度也在不断提高，检测测试行业面临越来越多的挑战。
半导体检测贯穿整个半导体制造流程，缺陷检测工艺及测试方法又复杂多样，其中光学检测是必不可少的一个环节。
本期我们邀请到了中科飞测的首席技术执行官张嵩教授给大家介绍一下光学检测技术在晶圆制造中的应用和发展状况。
本期话题
1. 光学检测从后道走向前道，难点在哪
2. 量测和缺陷检测的不同分工
3. 如何打造晶圆检测的核心竞争力
4. 一个设备公司为何需要大量算法方面的人才
5. 国产半导体检测行业的自身定位
1、光学检测从后道走向前道，难点在哪
幻实（主播）
中科飞测这几年在外界的报道中经常出现，先请张教授给我们讲一讲你们具体是做什么产品的？负责解决什么问题？
张嵩（嘉宾）
我们目前的业务重心是在晶圆级的光学检测上面。
整个芯片产业链很长，晶圆经过光刻刻蚀等所有工艺，完成前道中道后道的制程，不论是在哪道工序上都要经过光学上的检测，也就是寻找每一道制程中有没有缺陷，有没有出现颗粒污染，我们的工作就是负责做缺陷检测。
幻实（主播）
您公司检测的布局主要是在封装之前还是封装之后呢？
张嵩（嘉宾）
都有。我们公司成立之初主打的产品着重在封测厂，包括长电华天这样的厂。近两年我们研发的重心偏移到了前道的 Fab 厂商，拓展到前道的晶圆检测。
幻实（主播）
从后道往前道挺进，挑战是不是越来越大？
张嵩（嘉宾）
对，我们之所以敢于在技术上进行挑战，向前道迈进，这和我们公司的成熟度有很大关系。我们从封测做起，随着技术的不断积累，包括资金、人员不断的齐全，现在有能力为前道提供各种光学检测的设备和服务。
幻实（主播）
前道和后道的产业链很长,请张教授给我们拆解一下，在各个环节你们会遇到怎样的挑战？
张嵩（嘉宾）
一般 Fab 做前道，封测厂做后道。其实在 Fab 厂里面，它自己也分前道、中道和后道，像 28 纳米的晶圆，它需要经过上千道的工艺，是非常漫长的一个过程，光刻、刻蚀、研磨，每种工艺都可能会形成缺陷。
除了工艺之外，厂里的颗粒污染也会造成缺陷。上千道工艺里面如果我们不能及时发现哪一道形成了缺陷，流到下一道就会造成人工材料非常大的浪费，良率也不能得到提高。
光学缺陷检测就是在生产过程中，找出每一道工序可能产生的缺陷，将结果反馈到相应生产制程和生产设备，最终帮助提高生产工艺、提高良率的一个过程，所以光学检测在晶圆生产的前道这么多的工序里面，在每一道关键工序里面都会有应用。
2、量测和缺陷检测的不同分工
张嵩（嘉宾）
光学检测的种类可以分为很多种，大的种类可以分为量测和缺陷检测。量测是使用光学的方式看它的表面形貌，包括晶圆表面的形貌，孔深，薄膜厚度等，准确地说是通过光学的方式来测量各种关键的尺寸。
除了传统的成像，我们还会运用干涉、衍射这些光学的原理来做检测，所以光学检测的方式是非常多的。
（图源：中科飞测官网）
除了量测，还有一个是缺陷检测。缺陷检测就是去发现晶圆表面上出现的一些污染，包括厂里的一些灰尘和颗粒，也包括晶圆表面上的一些划痕，这些都可能造成工艺制程中断路、短路、锡球不全等缺陷。
所以量测和缺陷检测都必不可少，这两大部分各自又涉及到了好几种设备，我们公司开发了大概七八种量测和检测的设备，就是为了满足产线上绝大多数晶圆的专业检测和量测需求。
3、如何打造晶圆检测的核心竞争力
幻实（主播）
中科飞测成长到现在这个规模花了多久时间？
张嵩（嘉宾）
我们公司是在 2014 年底 2015 年初成立的，公司的创始人陈鲁博士从中科院出来成立了这家公司。我在布朗大学留学的时候，和陈鲁博士是同学，他学光学，我学算法，所以在公司成立之初，我作为联合创始人，在算法方面给予公司技术上很多的支持，包括寻找人才，制定一些基础方案。后来我全职回到国内，帮助公司更迅速的成长。
幻实（主播）
回到国内加入一家初创的公司，有没有什么不适应？
张嵩（嘉宾）
没有什么不适应的，主要是看跟什么样的人在一起。我们公司里面年轻人很多，博士硕士比例很高，也包括不少海外归来的博士，这个环境非常适合在科研方面想要潜心创业的人。
幻实（主播）
一路走来，您觉得有没有特别辛苦或者让您特别难忘的经历？
张嵩（嘉宾）
辛苦肯定有，因为我们要跑客户，跟友商合作，打通上下游关系，非常忙。公司发展非常迅速，这两年营收都是翻一倍甚至翻几倍的增长，我们新的设备也在不断推出，不断的满足我们国内的半导体厂商日益增长的检测需求。看到这样的发展势头，大家也会很有成就感。
CYPRESS-900 三维封装量测系统
(图源：中科飞测官网)
幻实（主播）
在国内市场中，中科飞测和从事这个行业的一些国外老牌机构相比，你们作为行业内的后进入者，怎么去看待这种差距？怎么去争取一些发展空间？
张嵩（嘉宾）
晶圆缺陷检测和量测行业的领头者在美国，包括美国的 KLA 公司，也包括最近由 Rudolph 和 Nanometrics 合并成立的 Onto 公司。这些公司都是在晶圆检测行业里面占比很大的公司，KLA 甚至占比 50%以上。我们一直把他们作为学习的榜样，在研制设备的时候，会借鉴他们设备的种类和发展的历程。我们公司同样聚集了一批科研人员，就是为了要打造出自己的核心技术，通过研发的技术方案形成自主的知识产权和设备。
幻实（主播）
自主创新的过程还是很有挑战性的，最大的成功秘诀是什么？
张嵩（嘉宾）
挑战是有的，最大的决定因素也还是人。我们聚集了国内外的一些人才，像光学方面、算法方面，以及机械、电器方面，各种各样的人才聚集在一起共同努力朝同一个目标前进。
只有人融合在一起，事情才能做成。从现在的结果来看，我们还是比较成功的。
4、一个设备公司为何需要大量算法方面的人才
幻实（主播）
您在国外是做算法的，好像这是很多计算机专业的学生会从事的方向，在做设备的时候，是不是对算法方面的人才也有很大的需求？
张嵩（嘉宾）
需求非常大，如果从我们公司研发人员的构成来看，会发现我们软件和算法的研发人员占总研发人员的 60%以上，只看人员名单的话，你可能会认为我们是一家软件公司。
我们是做自动化的设备，这个设备里面的难点，一是光学，基本上是用光学的原理，成像或者干涉、衍射，用这种原理提取出晶圆表面和内部的一些信息，达到量测检测的效果。我们用的光学原理非常精也非常多，光学是我们的核心部分。算法是另外一个核心，光学是把非常大量的信号提取出来，有的时候是非常难读的信号，必须通过算法把它分离出来，把数据重构出来，形成我们可以读取的一些信息，包括对光学数据的解读，也包括对我们检测到的缺陷的一种分类和知识上的提取，所以在算法上的工作同样很多，也非常重要。
（图源：中科飞测官网）
幻实（主播）
我们有很多学生听友，他们可能会觉得学计算机的只能去互联网型的公司，或者是一些偏软件类的公司，但今天您就是一个特别好的案例，告诉大家，设备型的公司一样也很需要他们。
张嵩（嘉宾）
我很高兴能在“芯片揭秘“这个平台来进行说明。在做设备的时候，里面的算法其实是跟物理光学这些东西紧密结合在一起的，这样的算法，我个人认为是更有意思的一种算法，它把物理的东西转变成信息，而不只是我们说的”datamining”，从这个“0”和“1”又去到另外一个“0”和“1”。
在设备上开发，从光学信号提取，最终得到大家可以解读可以认知的一些缺陷和信息，我觉得这是一个非常有趣的过程。
包括物理的模拟、光学的模拟、光学的计算、机器学习和深度学习，我们都有涉及，是一个非常广泛而且非常有意思的算法开发的过程。
比如光波的干涉信号，光波如何叠加形成波峰？波底？怎么通过这些波形的信息得到透明薄膜的厚度，并且达到原子级的精密度，这其中的过程跟应用数学联系很紧密，跟计算机里面的机器学习和深度学习联系也很紧密，它的实现和优化过程又跟数值计算联系非常紧密，包括的范围非常广。对我们学业有成的，计算机算法方面的硕士博士是一个非常有用武之地的领域。
幻实（主播）
充满了交叉学科的意味，我今天也学到了很多。如果对这方面感兴趣的学生，可以多参考一下我们张教授的建议。
张嵩（嘉宾）
我们公司现也在不断的招人，算法方面是一个重点要招的对象，听这个节目的学生可能对半导体行业有兴趣。我想告诉大家，光学检测是在半导体设备行业里对算法要求比较高的一个领域，也欢迎大家多了解我们公司的情况，如果有求职的需要可以跟我们联系。
5、国产半导体检测行业的自身定位
幻实（主播）
如果对中科飞测的未来做一个展望，您会如何看待自己公司在这个行业的定位？
张嵩（嘉宾）
首先会服务国内市场，中国半导体行业这几年发展非常迅速，市场越来越大。在半导体检测行业，国内每年有超过 100 亿人民币的市场规模，我们第一要务是要把公司的技术和设备做得足够好，能够跟国外的设备相媲美，服务我们中国的 IT 制造行业和芯片制造行业的需求。
幻实（主播）
作为行业内有点类似于搅局者的身份，您对中国半导体检测行业未来 3~5 年的发展趋势有什么看法？
张嵩（嘉宾）
其实我们不认为自己是搅局者，这个行业的垄断性非常强，第一大公司占了 50%以上的份额，但是这个行业的市场空间依然很大，需求很多，地域性的需求也很多，所以在中国成立这样一家公司也是非常合理的。
我们相信自己能够符合中国企业的需求，为国内企业提供一些特色的服务，包括技术支持和技术创新。对国内的芯片封测和前道企业的一些特殊需求我们已经做出了一些技术创新。这个市场空间足够大，我们跟世界上一些大的检测量测公司是一种互补的关系，而并不是一个搅局或者恶性竞争的关系，包括欧洲和以色列也有不少这样检测量测的公司，大家有各自的经营范围和特色，一起成长，互相促进，这也是一个比较健康的环境。
幻实（主播）
我们也非常期待中科飞测在半导体国产化以及自主创新的道路上越走越好，实现核心技术新的突破，更好地满足国内半导体企业的需求。
一个光学检测设备商能从后道封装踏进前道 Fab，具有的挑战性和难度毋庸置疑，也是对自身实力的充分体现。
像中科飞测这种以市场需求为导向，打造晶圆检测设备为载体，以人才引进和技术创新服务为驱动力，通过不断技术积累打造出“从易到难”，从“后道走向前道”的发展模式无疑是值得借鉴和学习的。
