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，产品具有极高的精度、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不可或缺的作用，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等业内龙头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，对高端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？
青岛芯笙专注于高端气体流量测控技术，目标成为全球领先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，公司拥有发明专利23项，实用新型专利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、医疗乃至军工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领先，制造投入保障我们产品的品质。最求高端极致，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国际领先的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。