國產MFC崛起：青島芯笙再度引領本土技術創新
近日，青島芯笙微納電子科技有限公司（簡稱“青島芯笙”）在氣體質量流量控制器（Mass Flow Controller，MFC）方面取得重大突破，攻克了長期以來阻礙國產半導體級MFC發展的關鍵技術壁壘，成功開發出基于高速壓電比例閥的兩款半導體級MFC產品，產品具有極高的精度、可靠性以及5倍于現有產品的穩定性。
為什么要發展半導體級MFC？
MFC，即質量流量控制器，是一種能夠精確測量和控制流體質量流量的精密儀器，是確保工藝過程準確性和產品一致性的關鍵功能單元。MFC在半導體工藝的各個環節中都發揮著不可或缺的作用，例如，在過程工藝（刻蝕、鍍膜等）環節，用于對混合氣體的各組分流量、以及裝備真空度進行實時監測或調節，確保混合氣體比例精確；在材料清洗環節，用于控制工藝過程中的氮氣流量，確保清潔和干燥的效果；在超凈間等基礎設施中，用于對環境氣體潔凈度和風速進行長期穩定控制。為保證半導體制造過程的穩定性和產品的質量，通常要求MFC產品具有高精度、高穩定性、高可靠性、且能夠快速響應。
近年來，日本Horiba、美國Brooks等業內龍頭企業相繼推出壓電陶瓷式比例閥以及基于壓電比例閥的半導體級MFC產品，在提高響應速度的同時大幅度降低長期使用中性能退化、發熱、漏氣等問題。國內一些公司雖然取得了不錯的發展，但其產品仍采用傳統的電磁比例閥技術為主，產品力不足，無法滿足半導體行業高精度、高可靠性、快速響應的需求。日前，高可靠、快響應的高質量壓電驅動式流量測控技術被國外所壟斷，價格高且隨時存在斷供風險，導致在國家重要半導體設備中存在關鍵核心部件安全威脅。
在六年中美貿易戰期間，我國半導體行業通過加大自主創新力度、推動產業鏈協同發展、積極參與國際合作以及獲得政策支持與資金投入等措施，實現了快速發展。同時，隨著半導體制造工藝的提升和市場需求的增長，對高端MFC的國產化需求也將不斷增加。因此，發展半導體級MFC，推動該核心部件的國產化，對于保障國家半導體產業鏈安全至關重要。
S700內部結構圖
青島芯笙實力幾何？
青島芯笙專注于高端氣體流量測控技術，目標成為全球領先的半導體零部件供應商。公司核心團隊來自于新加坡A*STAR、德國KIT、清華大學、中科院、同濟大學、山東大學等國內外重點科研院校，掌握核心流量傳感芯片、模組、算法、系統集成等全鏈條自主核心技術。目前，公司擁有發明專利23項，實用新型專利14項，一級計量證書50余項；承擔科技部國家重點研發計劃2項，山東省重點研發計劃（重大科技創新工程）1項；建有“青島芯笙-山東大學傳感器測控聯合實驗室”、“青島市氣體流量測控技術重點實驗室”、“青島市氣體流量測控技術專家工作站”研發平臺，并擁有研發車間800平米，制造車間4000平米，流量校準設備100余臺；具有IS09001、IS014001等品質管理和制造認證。
市場的穩定性依賴于產品質量的有力保障。經過多年耕耘，青島芯笙已形成S300系列、UT系列、E系列等成熟穩定的產品線，并在光伏、環保、醫療乃至軍工等諸多領域實現了國產化替代，得到了市場的一致認可。如今，又增添了S700、DF500兩款半導體專用流量計產品，開始布局半導體市場。在談及公司及產品的優勢時，公司創始人陶繼方博士表示，“作為一家本土的傳感器公司，青島芯笙的優勢主要包括三點：首先，我們的團隊足夠優秀，每個人都有出色的能力和豐富的經驗；其次，我們具有良好的生態環境，產品的保質保量交付離不開上游伙伴的強力支持，以及下游客戶保持著密切的合作；最后，青島芯笙公司一直保持高強度的研發和制造投入，研發投入使我們保持技術領先，制造投入保障我們產品的品質。最求高端極致，不在低端市場內卷，是我們破局的關鍵”，陶繼方博士補充道。
青島芯笙全新產品將亮相2024“半導體和核心部件展”
“這還遠遠不夠”，在談及公司的半導體級MFC新產品時，青島芯笙公司研發中心負責人林博士表示，“雖然公司已經在光伏市場占有一席之地，獲得了穩定的訂單，但我們的能力和目標不止于此，我們將對半導體設備核心零部件逐一攻關，這次的S700和DF500就是其中一項重大突破”。
青島芯笙新開發的兩款產品均采用國際領先的高速壓電比例閥技術，以及動態壓力波動補償技術，“壓電比例閥是MFC中的核心控制部件，與流量傳感器形成閉環，實現氣體流量的動態、快速調整”，林博士說道，“相較于目前國內主流的電磁比例閥，壓電比例閥響應快、控制精度高，且具有極低的功耗和熱噪聲。我們從2021年開始進行壓電比例閥的研發工作，目前已經實現壓電陶瓷疊堆設計、執行器結構優化、全金屬密封等關鍵技術攻關和量產方案，比例閥的性能和一致性都非常好”。
為滿足不同的應用需求，本次青島芯笙開發了兩款不同的產品，區別如下：
兩款產品的側重點略有不同，其中，DF500在小流量控制方面精度、響應時間上更有優勢，適合7nm/14nm先進制程；而S700具有更寬的量程選擇和工作溫度，適合一般制程。“兩款產品均采用了公司最新研發的自適應動態控制算法，客戶可以根據實際需要進行選擇。兩款MFC均采用半導體級雙V材料和EP處理，符合SEMI要求”，林博士表示，“這兩款產品都將在9月25日的半導體設備和核心部件展上進行展示，歡迎新老客戶們來交流。”
總結：
在半導體級MFC這個賽道上，我國研究起步較晚，技術和產品受制于西方國家，嚴重威脅著我國半導體產業的鏈條完整性和安全性。目前，青島芯笙已經完成了從0到1的難題，接下來是如何更好地實現從1-100的躍升。國產廠商如青島芯笙的崛起，不僅代表了國內技術水平的提升，也預示著我國將在全球高科技領域中具有更強的競爭力。
