御微半导体携新品亮相2026湾芯展，发布APEX-X1 工业级原子力显微镜量测设备

传统AFM经过几十年的发展，已经是一项非常成熟的纳米尺度表征技术。它最大的优势，就是能够直接获得样品表面的三维形貌，并且具有非常高的垂直分辨率。

但是，随着半导体制造进入先进节点，客户对AFM的需求正在发生变化。过去大家更多关注的是：“能不能测得准？”
而现在越来越关注：“能不能稳定地测、自动地测、快速地测，并且把测量结果真正用于工艺控制？”这是实验室AFM和生产型AFM之间非常重要的区别。

先进半导体制造中的很多关键问题，例如表面粗糙度、关键尺寸、线边粗糙度、沟槽和孔结构、台阶高度以及Hybrid Bonding表面形貌，本质上都是三维纳米尺度问题。

AFM能够提供非常直接的三维形貌信息，这是很多其他量测技术难以完全替代的。因此，我们推出在线AFM，并不是简单地把一台传统AFM搬到生产线上，而是希望重新定义AFM在半导体制造中的角色——从“实验室分析仪器”，向“生产过程中的纳米计量工具”转变。

目前行业已经出现明显的趋势：高速AFM正在进入半导体生产环境，用于inline metrology和process control。

我认为可以概括为四个关键词：自动化、稳定性、效率和数据化。

第一是自动化。传统AFM往往需要经验丰富的工程师完成找点、对焦、参数调整、扫描以及数据分析。而生产环境要求的是Recipe-driven operation，也就是工程师定义测量Recipe之后，设备能够按照统一流程自动完成测量。

第二是稳定性。实验室环境可以允许工程师根据不同样品不断调整参数，但生产线上更重要的是长期稳定运行，以及不同时间、不同晶圆之间的测量一致性。

第三是效率。在线AFM必须解决传统AFM测量速度与生产节拍之间的矛盾。这里不仅仅是提高扫描速度，更重要的是优化整个measurement workflow，包括晶圆定位、自动找点、扫描、数据分析和结果输出。

第四是数据化。未来的AFM不会只是输出一张漂亮的Topography image，而是要输出能够直接进入工艺控制系统的数据，例如CD、粗糙度、step height、sidewall profile以及缺陷相关参数。所以我们真正想做的，是让AFM从一个“显微镜”，变成一个可以产生工艺决策数据的计量设备。

我们看到的应用实际上非常广。首先是先进节点的三维结构量测。随着晶体管结构不断复杂化，从FinFET进一步发展到GAA等三维结构，对局部三维形貌的要求越来越高。AFM能够直接获得真实的表面高度信息，因此在某些结构上具有非常独特的价值。

第二是CMP和表面粗糙度控制。对于晶圆表面以及薄膜，纳米级粗糙度会直接影响后续工艺，因此AFM在表面质量控制方面一直具有优势。

第三是Lithography和Etch相关应用。例如线宽、线边粗糙度、沟槽、孔以及侧壁形貌等。第四是先进封装和Hybrid Bonding。这是我们认为非常值得关注的增长方向。Hybrid Bonding对两个表面的平坦度、粗糙度以及局部形貌都有非常高的要求。传统二维检测并不能完整描述局部三维形貌，而AFM可以提供非常直接的三维信息。

实际上，近年来业界对AFM在Hybrid Bonding以及先进封装中的应用关注明显增加。IEEE 2025年的相关会议论文也专门讨论了高速AFM在Hybrid Bonding和inline semiconductor metrology中的应用。所以，我们认为AFM未来的市场并不仅仅局限于传统的“表面粗糙度测量”。

我们并不认为AFM的目标是替代SEM或者OCD。更准确地说，它们是不同技术之间的互补关系。例如光学技术具有非常好的速度和大面积覆盖能力，SEM具有非常强的二维成像和缺陷分析能力，而AFM最大的特点是：直接获得纳米尺度的三维表面形貌。所以，在生产环境中，我们更倾向于把AFM看成整个Hybrid Metrology体系中的一个重要组成部分。

未来的趋势不是“一种技术解决所有问题”，而是：不同量测技术负责不同的信息维度，然后通过数据融合形成更加完整的工艺信息。例如：Optical → 快速、大面积、统计信息SEM → 高分辨率二维形貌/缺陷信息AFM → 高精度三维表面形貌最终通过数据分析和AI，将这些异构数据结合起来。这也是我们认为未来在线AFM非常重要的一个发展方向。

我认为最大的挑战不是单独提高某一个指标，而是要同时满足几个互相存在矛盾的要求。

第一，高分辨率和高速度之间的矛盾。AFM扫描越精细，通常意味着测量时间越长；但是生产线要求更高的throughput。因此，我们需要从Scanner、Probe、控制算法以及Measurement Recipe整个系统进行优化。

第二，精度和稳定性的矛盾。实验室里一次测量做到很高精度并不困难。真正困难的是：连续测量几百次、几千次以后，结果仍然保持一致。

因此在线AFM需要更加关注scanner stability、tip condition、environmental control以及自动校准。

第三，复杂结构与可靠测量之间的矛盾。先进器件越来越三维化，结构越来越复杂。因此，AFM不仅需要“看得清”，还需要解决tip selection、tip shape、tip lifetime以及复杂结构测量可靠性等问题。这些问题决定了一台AFM能不能真正从实验室进入Fab。

我认为软件的重要性会越来越高。传统AFM的软件更多是帮助工程师操作仪器。而在线AFM的软件应该进一步发展成一个Metrology Operating System。也就是说，从：自动定位 → 自动测量 → 自动分析 → 自动判断 → 数据上传 → 工艺反馈形成完整闭环。例如一个工程师不应该再需要逐张晶圆去操作AFM。他只需要定义：测量什么位置、测量什么参数、什么样的结果算OK。设备自动完成剩下的工作。

进一步来说，如果AI能够参与缺陷识别、结构识别以及异常数据判断，那么AFM产生的数据价值还会进一步提高。行业也正在向这种方向发展，例如当前工业AFM的软件自动化已经从多点自动测量、Recipe-based automation进一步向Python接口和数据驱动控制发展。

核心原因是半导体制造正在发生两个变化。

第一个变化是结构越来越复杂。从平面结构到FinFET，再到GAA，以及越来越复杂的先进封装结构，很多关键尺寸已经不仅仅是二维尺寸问题，而是三维形貌问题。

第二个变化是工艺窗口越来越小。当器件尺寸不断缩小的时候，过去可以接受的表面粗糙度、尺寸波动和局部缺陷，今天可能都会变成影响良率的重要因素。

所以，量测技术必须不断向更高精度、更高自动化以及更高数据价值发展。从市场数据来看，半导体与电子领域已经成为AFM的重要应用领域；同时，亚洲也是AFM市场的重要区域。更重要的是，AI芯片、高带宽存储以及先进封装的发展，都在增加对先进纳米计量的需求。所以我们认为：在线AFM不是传统AFM市场简单的增量，而是AFM应用模式的一次变化。

中国市场有一个非常明显的特点，就是半导体产业链正在快速完善，同时客户对本土化技术和服务能力的需求越来越高。因此，中国市场需要的并不仅仅是一台高性能AFM。客户更关注的是：•能不能真正解决生产问题；•能不能进入工艺流程；•能不能长期稳定运行；•能不能和现有量测系统连接；•能不能快速响应客户的工艺需求；•最终能不能帮助客户提高良率和降低成本。

所以，对于在线AFM来说，真正的竞争不是单一参数竞争，而是：技术 + 应用 + 软件 + 自动化 + 服务 + 本地化能力的综合竞争。

我会这样概括：“让AFM从实验室里的纳米显微镜，真正走进半导体生产线，成为工艺工程师可以依赖的三维纳米计量工具。”过去我们更多关注的是：AFM能看到什么。现在我们更加关注：AFM能够为生产制造带来什么。这也是我们推出在线AFM最重要的意义。

我认为未来AFM会出现三个非常明显的变化。

第一，从“Standalone”走向“Integrated”。AFM不会再孤立存在，而是越来越多地与SEM、Optical、OCD以及其他量测技术形成Hybrid Metrology体系。

第二，从“Sampling”走向“Process Control”。AFM过去更多承担抽检和失效分析角色，未来会越来越多进入工艺控制环节。

第三，从“Measurement”走向“Data”。未来AFM真正的价值不仅仅是一张Topography image，而是：Measurement → Data → Analytics → Process Control最终形成闭环。所以，我们认为AFM的未来并不是简单地变得“更高分辨率”，而是变得：更快、更自动、更智能、更容易进入生产流程。这也是我们这款在线AFM产品希望推动的方向。

“我们希望下一代AFM不仅能够看见纳米世界，更能够帮助制造企业控制纳米世界。”