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芯片行业需要的人才类型以及部分岗位和职位介绍

来自: 吴三彦-风光氢储猎头 发布于: 2022-09-13 17:31:13
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根据工业和信息化部软件与集成电路促进中心(CSIP)2017年5月发布的《中国集成电路产业人才白皮书(2016-2017)》,目前我国集成电路从业人员总数不足30万人,但是按总产值计算,需要70万人,缺口40万,人才培养总量严重不足。那么到底中国芯片产业缺的是什么样的人才呢?或者说芯片产业都需要哪些人才呢,接下来我们从半导体行业所需人才和岗位和职位介绍说起:


      首先我们从芯片产业链的整个上下游来看每个产业环节都需要哪些人才。

前述部分我们谈到了芯片产业链上中下游分为材料、设备、芯片设计(包括EDA工具和IP知识产权)、制造、封测以及终端应用等三个主要环节。总体上来说芯片行业需求的基本上就是有5大类人才:芯片产业需要的基础研究科研型人才、各类技术型人才及复合型创新人才,各类管理、运营及产业领军人才。芯片上中游的材料设备,设计、制造、封测、EDA工具、管理人才及终端应用等七个方面来分析:
 
(一)半导体材料人才
半导体材料细分行业多、技术门槛高,是整个芯片产业的先导基础,其对芯片制造业安全可靠发展以及持续技术创新起到至关重要的支撑作用。芯片使用的材料种类层出不穷,材料成分也越发复杂,芯片性能的提升越发依赖材料技术的底层创新,材料作为集成电路产业的“脖子”,一旦受卡,整个制造业将受到重创。过去,应变硅、高K金属栅、钴互联材料等越来越多材料领域的创新和应用,推动芯片制造延续着摩尔定律的神话前行。据估计,半导体材料对芯片性能提升的贡献目前已超过六成。可以预见,未来超越摩尔领域的异质集成、二维半导体、3D IC等技术能否取得突破性进展,将更多依赖于半导体材料的创新。因此对这方面的人才有很大的需求,特别是能够及时了解芯片产业所需,在化学、材料、物理等方面与芯片交叉的复合型创新人才。
 
(二)半导体制造设备类人才
芯片制造过程中用到的各类关键设备基本都由欧美及日本企业垄断,特别是我们所熟知的光刻机等高端设备,国产设备在一些技术含量相对低些的领域还是有一定市场份额,这方面的人才也是非常短缺的。芯片制造设备各种各样,大类都有十几种,涉及的面非常广,比如薄膜沉积装备、光刻机、刻蚀机、清洗机、离子注入等,还包括各种封装设备、测试设备,人才需求也是多种多样,包括机械、光电、自动控制、物理、化学等等专业的人才,甚至很多都是需要基础学科支撑的科研型人才,而多学科交叉复合型人才是最急需的。
 
(三)芯片制造人才
芯片制造类的人才主要指进行芯片制造所用原材料晶圆的制造人才,这里又可以分为两大类,一类是晶圆制造的人才,一类就是晶圆加工的工艺人才。
晶圆制造的人才,主要工作是进行芯片制造所用原材料——晶圆的制造,晶圆又分为硅晶圆和砷化镓等化合物晶圆。(请原谅此处说明专业术语较多,不展开通俗解释,如有可能另行专题文章说明),以硅晶圆为例,首先需要获得加工的原材料,就是高纯度的硅,然后获得具有相同晶向的单晶硅,通过拉晶的方法得到一根一根的硅碇,在此过程中可以进行N或者P型的掺杂,然后将其打磨,抛光,切片得到晶圆。硅晶圆有8寸、12寸晶圆,砷化镓晶圆一般是6寸的。通过晶圆的制造过程可知,这类人才主要是化学和物理相关类的工作,因此人才的来源自然是化学、物理、机械、微电子等相关专业。近年来晶圆供应时常出现短缺的现象,需求旺盛,产能吃紧,导致晶圆价格一涨再涨。
晶圆加工的工艺类人才,这类人才被很多人认为是真正意义上的芯片制造人才,主要是foundry(制造)代工厂的工艺制造流程所需要的各类人才。芯片设计完成以后得到版图文件(一般叫GDS文件),该文件交付代工厂进行芯片的生产制造。代工厂进行芯片制造的晶圆加工工艺流程有几十道工序,包括光罩、掩膜、刻蚀、参杂、离子注入、化学气相沉积、金属互连线制作、研磨等等,晶圆加工完成以后还会进行晶圆级的测试。这里面有机械类的、化学类的、物理类的、光学类的各种工艺,需要进行工艺开发及优化、生产流程管控、生产良率提升等等工作,需求的人才主要是微电子学专业的器件和工艺方向毕业生。事实上代工厂除了工艺类的人才需求以外,还有很多其他人才的需求,例如器件的建模、PDK制作、工艺线验证、EDA软件相关支持工作等等。

通过上面分析我们知道芯片制造业公司的工艺、流程众多,职位也非常之多。这里我们结合较为成熟的芯片制造业公司的情况,主要介绍五大类工程师的职及职业发展方向,仅供参考:

1.设备工程师 (Equipment Engineer简称EE)
设备工程师的职责包括设备的操作、设备维护保养、设备维修更新等。设备的前期策划正成为企业合理生产,节约资金与成本的主要手段。
其职业发展如下:逐渐成长为资深设备工程师,编写各种设备相关作业指导书,并制订培训计划,通过积累的经验和异常的处理方法写成资料或文件,并对EE及其他相关人员实施教育,完成制造部人员培训,并通过改善设备性能,持续提高生产效率,提高制造部作业水平,实现自身在企业的价值和定位。
2.制程工程师(Process Engineer简称PE)
制程工程师职责是提高生产效率以及生产良率,预防问题,避免产生不良品,降低报废率以及耗材与人力成本,属于整个制造过程的核心人物。职责一般是制定整个生产流程,分配各个部门的任务,负责制造过程中的各个细节,并制定WI或SOP(标准作业指导书)的制程文件,对制程进行管理和控制。同时制程工程师掌管整个生产各种装配元件及辅助材料的选型与验证,治工具的设计与制作。
其职业发展因为PE在企业制造体系中所赋予的技能有其固定主轴,也是工厂的医生,而医生其职责在于事先预防及事后治疗,所以有挑战性当然也可成为企业中坚骨干,而如何能成为PE专家需要在工作中不断提升能力和积累经验。
3.制程整合工程师(Process Integration Engineer 简称PIE)
制程整合工程师的职责是确保芯片的质量、持续提升良率,提供给客户具有竞争力且高质量的芯片,让电子产品不但先进且效能稳定,其为半导体制造中的重要协调者,需要与客户沟通了解客制化的芯片应用需求,再将讯息带回厂内,与各工程单位合作。
作为一个PIE工程师,其最重要的工作就是对于一个新产品的评估。当研发工程师设计出来一款新产品试产以后,这个时候就需要PIE工程师去跟踪试产过程中这个产品出现的问题并提出解决方案。
PIE工程师的职业发展路线是课经理→部门经理→副厂长→厂长,如果是跨部门发展,有一个扎实的PIE基础的话可往上游岗位去,如研发工程师(TD),产品工程师(PE),客户工程师(CE),销售工程师(SE)等。如果自身有芯片设计的背景或喜欢芯片设计,再加上有芯片制造的经历,相信往芯片设计公司发展,也是很好的一种选择。那根据兴趣和爱好、特长,在设计公司里面做运营(管理供应链)或者产品,也是不错的职业方向。
4.产品工程师(Product Engineer简称PDE)
产品工程师一般属于技术部范畴,负责产品的技术支持,主要的工作是帮助半导体制造端找到良率缺失方面的问题,帮助提高产品的良率。产品工程师要有电性失效分析(EFA)和预测性故障分析(PFA)的基本功底,要有对电性等各类数据高度的敏感,做好报告是产品工程师的必备技能。
   产品工程师的主要任务特别是新品开发时一般都是产品工程师牵头,让流程顺滑流畅,确保生产环节的每个齿轮紧紧相扣,使产品可以按照时间表上市,甚至缩短设计到量产的时间,争取更多市场。
其职业发展方向是优秀的产品工程师最好在制程整合部门先工作,熟悉工厂流程和环境。如果工作几年的产品工程师,产品工程师的职业发展道路产品工程师→产品部(科/课)经理→产品部部门经理,当然也可转行做客户工程师(CE),制程整合工程师(PE)或研发工程师(DE)。
 
5.良率提升工程师 (Yield Engineer简称YE)
良率在芯片制造业中占据很重要的位置,良率提升工程师工作是个系统性很强的工作,有太多的因素会影响芯片的良率。提升良率和保证产品的可靠性是YE工程师的主要职责。这个职位属于生产线相对前端的工种,具体工作包括配合研发需要,及时建立各个工艺作业指导书,并进行持续改善;评估最新的机台和系统;降低缺陷以达成良率提升的目标等等。这些工作需要与制程工程师合作,有些工作与PE实际上是有重叠的。
其职业发展方向是是YE工程师由于在实际工作中可获得很多生产制造的经验,尤其是产线遇到问题怎么定位,需要很长时间的积累。其职业发展道路资深YE工程师→YE部课经理→YE部门经理等。
此外,质量工程师 (Quality Engineer简称QE)、可靠性工程师(Reliability engineer简称RE)、测试工程师(Testing Engineer ,简称 TE)、客户工程师(Customer Engineer 简称CE)等都是芯片制造工厂中很重要的岗位和职位,其职业方向一般也是工程师到主管、再到部门经理这样的管理路线,技术路线即从一般工程师到高级工程师再到资深专家。我们这里可以看出,这些岗位和职位的发展和提升,都需要较长时间积累,才能价值越来越大,也就是我们常说的“要坐得住冷板凳,耐得住寂寞”,才能等到真正的花开。
上面是芯片制造相关职位的介绍,关于芯片制造工艺,这里我们按照芯片制程最重要的四大工序,扩散、薄膜、刻蚀。、光刻及从事这四大工序的制程工程师所需要的专业及技能。
一是扩散工艺(Diffusion Process)工程师,这里的扩散工艺所需要的杂质在一定条件下对硅(或其他衬底)的掺杂。如在硅中掺磷、硼等。广义上讲,氧化与退火也是一种扩散;前者指氧气在SiO2中的扩散,后者指杂质在硅(或其他衬底)中的扩散。其目的是要为了改变原材料的电学特性或化学特性。
二是薄膜工艺(Film Process),这里的薄膜工艺指通过蒸镀、溅射、沉积等工艺将所需物质铺盖在基片的表层,根据其过程的气相变化特性,可分为PVD与CVD两大类。
三是光刻工艺(Litho Process),芯片光刻是通过一系列生产步骤(主要包含涂胶,曝光,显影),将晶圆表面的薄膜与光刻板中的图形做相同动作的选择性的显开或遮蔽。而光刻机的图形转移能力(最小线宽)是整条工艺线的重要指标,这与设计时可做的集成度大小有直接关联。
四是刻蚀工艺(Etch Process),芯片刻蚀技术,实际上就是光刻腐蚀,先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理,然后通过其它方式实现腐蚀处理掉所需除去的部分。刻蚀是用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程,其基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩模图形。在半导体制程中,刻蚀就是用化学的、物理的或同时使用化学和物理的方法,在光刻的基础上有选择地进行图形的转移。刻蚀技术主要分为干法刻蚀与湿法刻蚀。
这四项工艺技术在芯片生产和加工过程是最重要的几项工艺,都需要较强的专业和技术背景,其中刻蚀工艺Etch Process是最难攻克的,如果从职业前途来看,刻蚀工艺工程师最有机会做到管理层。


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