下载文档原格式
小编为您解读半导体生产过程中的主要设备概况。
1、单晶炉设备名称：单晶炉。
设备功能：熔融半导体材料，拉单晶，为后续半导体器件制造，提供单晶体的半导体晶坯。
主要企业（品牌）：国际：德国 PVA TePla AG 公司、日本 Ferrotec 公司、美国 QUANTUM DESIGN公司、德国 Gero 公司、美国KAYEX公司。
国内：北京京运通、七星华创、北京京仪世纪、河北晶龙阳光、西安理工晶科、常州华盛天龙、上海汉虹、西安华德、中国电子科技集团第四十八所、上海申和热磁、上虞晶盛、晋江耐特克、宁夏晶阳、常州江南、合肥科晶材料技术有限公司、沈阳科仪公司。
2、气相外延炉设备名称：气相外延炉。
设备功能：为气相外延生长提供特定的工艺环境，实现在单晶上，生长与单晶晶相具有对应关系的薄层晶体，为单晶沉底实现功能化做基础准备。
气相外延即化学气相沉积的一种特殊工艺，其生长薄层的晶体结构是单晶衬底的延续，而且与衬底的晶向保持对应的关系。
主要企业（品牌）：ProtoFlex公司、国际：美国 CVD Equipment 公司、美国GT公司、法国Soitec公司、法国AS公司、美国美国科特·莱思科（Kurt J.Lesker）公司、美国Applied Materials公司。
国内：中国电子科技集团第四十八所、青岛赛瑞达、合肥科晶材料技术有限公司、北京金盛微纳、济南力冠电子科技有限公司。
3、分子束外延系统（MBE，Molecular Beam Epitaxy System）设备名称：分子束外延系统。
设备功能：分子束外延系统，提供在沉底表面按特定生长薄膜的工艺设备；分子束外延工艺，是一种制备单晶薄膜的技术，它是在适当的衬底与合适的条件下，沿衬底材料晶轴方向逐层生长薄膜。
主要企业（品牌）：国际：法国 Riber 公司、美国Veeco 公司、芬兰DCA Instruments公司、美国SVTAssociates公司、美国NBM公司、德国 Omicron 公司、德国 MBE-Komponenten公司、英国 Oxford Applied Research（OAR）公司。
晶圆生产工艺设备晶圆生产工艺设备是指用于制造半导体晶圆的设备，其核心目的是在硅片上逐层沉积材料、形成电路、刻蚀材料等步骤。
以下将介绍一些常见的晶圆生产工艺设备。
1. CVD设备：CVD（Chemical Vapor Deposition）设备用于在硅片表面沉积材料，如聚晶硅、氧化硅、氮化硅等。
它通过将气体或蒸汽传递至硅片表面，并使其发生化学反应，生成所需材料。
CVD设备还能够控制沉积速率、温度、气体浓度等参数，以实现沉积材料的精确控制。
2. PVD设备：PVD（Physical Vapor Deposition）设备用于在硅片表面沉积金属薄膜，如铝、钨、铜等。
它通过物理手段将金属材料蒸发或溅射到硅片表面，形成所需膜层。
PVD设备适用于制备薄膜电阻、电容以及金属排线等元件。
3. 光刻设备：光刻设备是制造集成电路的关键设备之一，用于将芯片设计图案投射到硅片上。
它通过使用光敏胶或光刻胶，将图案转移到硅片表面，形成光刻胶膜。
经过曝光、显影等步骤后，可以在硅片上形成所需电路图案。
4. 刻蚀设备：刻蚀是制造晶圆过程中的一个关键步骤，用于去除不需要的材料，以形成电路图案。
刻蚀设备利用高能粒子束或化学溶液等方法，将硅片表面的材料腐蚀或剥离，使得电路图案得以暴露。
5. 清洗设备：清洗设备用于清除晶圆上的污染物和残留物，以提高集成电路的质量和可靠性。
清洗设备可以使用化学溶液、超声波、离子束等方法来清除硅片表面的污染物。
通过上述几种常见的晶圆生产工艺设备，可以实现对晶圆的各个制造步骤的控制和加工，从而制造出高质量的半导体晶圆。
这些设备的高精度、高性能和高可靠性是确保制造半导体芯片的成功关键。
半导体湿法工艺设备
半导体湿法工艺设备是用于半导体器件制造中的湿法工艺步骤的设备。
湿法工艺是指利用化学反应和物理作用来改变材料表面性质的一种方法。
在半导体制造中，湿法工艺通常用于清洗、去除杂质、形成薄膜等步骤。
常见的半导体湿法工艺设备包括：
1. 清洗设备：用于清洗半导体表面的设备，可以去除表面的污染物和杂质。
2. 酸洗设备：用于去除半导体表面上的氧化物、有机物和金属杂质等，常用的酸包括盐酸和硫酸。
3. 碱洗设备：用于去除半导体表面上的有机物和金属杂质，常用的碱包括氢氧化钠和氢氧化铵等。
4. 腐蚀设备：用于控制性的腐蚀半导体材料表面，常用的腐蚀液包括氢氟酸、氨水和过氧化氢等。
5. 沉积设备：用于在半导体表面上沉积不同材料的薄膜，常见的方法包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）
和电化学沉积（ECD）等。
这些设备通常具有严格的工艺控制和安全措施，以保证半导体制造的质量和效率。
另外，随着半导体工艺的不断发展，新的湿法工艺设备也在不断涌现，以满足新材料和新工艺的要求。
半导体制程工艺流程及设备嘿，你有没有想过，那些小小的芯片是怎么被制造出来的呢？今天呀，我就来给你讲讲半导体制程工艺流程以及用到的设备，这可真是个超级有趣又超级复杂的事儿呢！咱先从最开始的晶圆制造说起。
晶圆就像是盖房子的地基一样，是整个半导体的基础。
晶圆是由硅这种材料制成的，你可别小看硅，它就像半导体世界里的超级明星。
这硅啊，要经过一系列的处理。
首先是提纯，这过程就像是把一堆沙子里的金子给挑出来一样困难。
要把硅提纯到非常非常高的纯度，几乎没有杂质才行。
我有个朋友在硅提纯的工厂工作，他就经常跟我抱怨说：“哎呀，这提纯工作可真不是人干的呀，一点点的差错就可能毁了一整批硅呢！”提纯之后呢，就要把硅做成圆柱体的硅锭，然后再把这个硅锭切割成一片片薄薄的晶圆。
这个切割过程可得非常小心，就像切一块超级薄的豆腐一样，一不小心就碎了。
这时候就用到了专门的切割设备，那些设备就像是精密的手术刀，把硅锭精准地切成一片片的晶圆。
有了晶圆之后，就要开始在上面进行各种加工了。
这就像是在一张白纸上画画一样，只不过这个画画的过程超级复杂。
其中一个重要的步骤是光刻。
光刻呀，你可以想象成是用光照在晶圆上画画。
这时候就需要光刻设备了，光刻设备就像是一个超级厉害的投影仪。
它把设计好的电路图案通过光线投射到晶圆上，而且这个图案超级精细，就像头发丝的千分之一那么细呢！我记得我第一次看到光刻图案的时候，我都惊呆了，我就想：“我的天呐，这怎么可能做到这么精细呢？”我当时就问一个做光刻的工程师，他就很自豪地说：“这就是科技的力量呀，我们通过各种技术手段才能把图案刻得这么精细呢。
”光刻完了之后，就是蚀刻。
蚀刻就像是把光刻出来的图案进行雕刻一样，把不需要的部分去掉，只留下我们想要的电路图案。
这就好比是雕刻一个石像，把多余的石头去掉，留下精美的雕像。
蚀刻用到的设备会喷出一些化学物质，这些化学物质就像小雕刻家一样，把晶圆上的材料按照光刻的图案进行去除。
不过这个过程可危险了，那些化学物质可都是腐蚀性很强的东西，就像一群小恶魔，要是不小心泄露了，可就会造成大麻烦。
半导体机械设备知识点总结一、半导体机械设备概述半导体机械设备是用于制造半导体器件的机械设备，主要包括晶圆生产设备、封装测试设备、清洗设备、检测设备等。
半导体器件是现代电子产品的核心部件，因此半导体机械设备在电子工业中具有重要的地位。
随着电子产品的不断更新换代，半导体器件的制造工艺也在不断进步，半导体机械设备也在不断升级和改进。
二、半导体机械设备的主要产品1. 晶圆生产设备晶圆生产设备是用于制造半导体晶圆的设备，包括晶圆生长设备、晶圆切割设备、晶片清洗设备等。
晶圆生长设备用于生长单晶硅材料，晶圆切割设备用于将单晶硅材料切割成薄片，晶片清洗设备用于清洗切割后的晶片。
2. 封装测试设备封装测试设备是用于对制造好的芯片进行封装和测试的设备，包括封装设备、测试设备、封装材料等。
封装设备用于将芯片封装成电子元件，测试设备用于对封装后的电子元件进行测试，封装材料用于封装电子元件的材料。
3. 清洗设备清洗设备是用于清洗半导体器件的设备，包括晶圆清洗设备、晶片清洗设备、封装清洗设备等。
清洗设备用于清洗半导体器件表面的杂质和污染物，保证器件的质量和性能。
4. 检测设备检测设备是用于对半导体器件进行检测和分析的设备，包括光学检测设备、电子检测设备、射频检测设备等。
检测设备用于对制造好的半导体器件进行各种性能和质量的检测，保证器件的可靠性和稳定性。
三、半导体机械设备的发展趋势1. 自动化和智能化随着工业化的发展，半导体机械设备也朝着自动化和智能化的方向发展。
自动化和智能化可以提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量，减少人力成本，增加设备的稳定性和可靠性。
2. 精密化和高速化半导体器件的制造要求非常精密和高速，因此半导体机械设备也要向精密化和高速化的方向发展。
精密化和高速化可以提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量，增加设备的生产能力和生产速度。
3. 多功能化和模块化随着电子产品的多样化，半导体器件的制造也越来越复杂多样，因此半导体机械设备也要向多功能化和模块化的方向发展。
半导体工艺流程所需设备及材料
一、工艺流程
1.氧化
氧化是一个重要的步骤，可以建立半导体的表面结构。
这一步骤包括
清洗表面，控制一定的温度和电压，形成薄的氧化层。
2.在氧化物上沉积金属
沉积金属可以形成金属膜，如铜或铝，然后形成连接电路，保证信号
的传输和连接。
3.层次化处理
通过层次化处理，可以形成复杂的半导体结构，如金属氧化物半导体
晶体管，通过不同的层次处理，可以实现不同的功能。
4.测试
测试是半导体制造的重要环节，可以对半导体材料的性能进行检测，
检查半导体制造过程中产生的缺陷，确保半导体产品质量。
二、设备及材料
1.氧化设备
a)氧化炉：采用国际先进的技术，温度精度高，热效率高，稳定可靠。
比如日本古野电子公司的T-82系列氧化炉，可满足各种氧化处理。
b)平板热压机：采用先进技术，温度精度高，热效率高，能够实现有效的氧化处理。
比如日本古野电子公司的KD-1000系列热压机，可以有效地进行氧化处理。
2.沉积金属设备
a)电镀设备：采用先进的技术，能够实现各种金属沉积，用于制造半导体器件，如铜铝等。
比如日本古野电子公司的SP-1000系列电镀设备。
半导体制程标准半导体制程标准如下：一、工艺流程半导体制程工艺流程主要包括以下几个阶段：1.制备阶段：该阶段主要任务是清洗、氧化、扩散等基础处理，目的是为后续加工提供稳定可靠的基板。
2.加工阶段：该阶段主要涉及光刻、刻蚀、薄膜淀积、热处理等工艺，以实现电路图形的转移和器件结构的构建。
3.测试阶段：测试阶段包括外观检查、电性能测试、可靠性试验等，以确保产品达到预期的性能和可靠性。
二、设备要求半导体制程需要使用以下设备：1.氧化炉：用于进行硅片的氧化处理。
2.光刻机：将电路图形转移到光刻胶上的关键设备。
3.刻蚀机：用于刻蚀硅片上的薄膜层。
4.薄膜淀积设备：用于淀积薄膜材料。
5.热处理炉：进行高温处理，以实现材料性质的改变。
6.检测设备：如电子显微镜、光谱分析仪等，用于产品质量的检测和控制。
三、材料要求半导体制程所需材料主要包括：1.晶圆：作为基板，晶圆的质量和规格对最终产品的性能有重要影响。
2.光刻胶：用于转移电路图形。
3.掩模：用于遮挡部分电路图形，以保证加工的精度。
4.电子元器件：如电阻、电容、晶体管等，用于构建电路结构。
5.其他辅助材料：如气体、液体等，用于加工过程中的化学反应和薄膜淀积。
四、环境要求半导体制程需要在以下环境中进行：1.无尘室：空气中的微粒会对产品产生不良影响，因此需要将制程环境控制在无尘状态。
2.温湿度控制：为了确保加工过程中的稳定性和一致性，需要对环境温度和湿度进行严格控制。
3.防静电措施：由于半导体材料对静电敏感，因此需要采取防静电措施，以避免静电对产品产生损害。
4.防震措施：为了避免外部震动对设备运行和产品加工产生影响，需要采取防震措施。
5.防腐蚀措施：由于加工过程中会使用到各种化学物质，因此需要采取防腐蚀措施，以避免化学物质对设备和产品产生损害。
6.防火措施：由于制程中使用的化学物质具有一定的火灾危险性，因此需要采取防火措施，以避免火灾对设备和人员产生危害。
7.环境噪声控制：为了提供一个安静的工作环境，需要对环境噪声进行控制。
清洗机超音波清洗机是现代工厂工业零件表面清洗的新技术,目前已广泛应用于半导体硅片的清洗。
超声波清洗机“声音也可以清洗污垢”——超声波清洗机又名超声波清洗器，以其洁净的清洗效果给清洗界带来了一股强劲的清洗风暴。
超声波清洗机（超声波清洗器）利用空化效应，短时间内将传统清洗方式难以洗到的狭缝、空隙、盲孔彻底清洗干净，超声波清洗机对清洗器件的养护，提高寿命起到了重要作用。
CSQ系列超声波清洗机采用内置式加热系统、温控系统，有效提高了清洗效率；设置时间控制装置，清洗方便；具有频率自动跟踪功能，清洗效果稳定；多种机型、结构设计，适应不同清洗要求。
CSQ系列超声波清洗机适用于珠宝首饰、眼镜、钟表零部件、汽车零部件，医疗设备、精密偶件、化纤行业（喷丝板过滤芯）等的清洗；对除油、除锈、除研磨膏、除焊渣、除蜡，涂装前、电镀前的清洗有传统清洗方式难以达到的效果。
恒威公司生产CSQ系列超声波清洗机具有以下特点：不锈钢加强结构，耐酸耐碱；特种胶工艺连接，运行安全；使用IGBT模块，性能稳定；专业电源设计，性价比高。
反渗透纯水机去离子水生产设备之一，通过反渗透原理来实现净水。
纯水机清洗半导体硅片用的去离子水生产设备，去离子水有毒，不可食用。
净化设备主要产品：水处理设备、灌装设备、空气净化设备、净化工程、反渗透、超滤、电渗析设备、EDI装置、离子交换设备、机械过滤器、精密过滤器、UV紫外线杀菌器、臭氧发生器、装配式洁净室、空气吹淋室、传递窗、工作台、高校送风口、空气自净室、亚高、高效过滤器等及各种配件。
风淋室：运用国外先进技术和进口电器控制系统,组装成的一种使用新型的自动吹淋室.它广泛用于微电子医院\制药\生化制品\食品卫生\精细化工\精密机械和航空航天等生产和科研单位,用于吹除进入洁净室的人体和携带物品的表面附着的尘埃,同时风淋室也起气的作用,防止未净化的空气进入洁净区域,是进行人体净化和防止室外空气污染洁净的有效设备.抛光机整个系统是由一个旋转的硅片夹持器、承载抛光垫的工作台和抛光浆料供给装置三大部分组成。
化学机械抛光时，旋转的工件以一定的压力压在旋转的抛光垫上，而由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的抛光液在工件与抛光垫之间流动，并产生化学反应，工件表面形成的化学反应物由磨粒的机械作用去除，即在化学成膜和机械去膜的交替过程中实现超精密表面加工，人们称这种CMP为游离磨料CMP。
电解抛光电化学抛光是利用金属电化学阳极溶解原理进行修磨抛光。
将电化学预抛光和机械精抛光有机的结合在一起，发挥了电化学和机构两类抛光特长。
它不受材料硬度和韧性的限制，可抛光各种复杂形状的工件。
其方法与电解磨削类似。
导电抛光工具使用金钢石导电锉或石墨油石，接到电源的阴极，被抛光的工件（如模具）接到电源的阳极。
光刻胶又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。
感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。
经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像（见图光致抗蚀剂成像制版过程）。
光刻胶广泛用于印刷电路和集成电路的制造以及印刷制版等过程。
光刻胶的技术复杂，品种较多。
根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。
光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。
利用这种性能，将光刻胶作涂层，就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。
基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型。
①光聚合型，采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步引发单体聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特点。
②光分解型，采用含有叠氮醌类化合物的材料，经光照后,会发生光分解反应,由油溶性变为水溶性，可以制成正性胶。
③光交联型，采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键被打开，并使链与链之间发生交联，形成一种不溶性的网状结构，而起到抗蚀作用，这是一种典型的负性光刻胶。
柯达公司的产品KPR胶即属此类。
感光树脂在用近紫外光辐照成像时，光的波长会限制分辨率（见感光材料）的提高。
为进一步提高分辨率以满足超大规模集成电路工艺的要求，必须采用波长更短的辐射作为光源。
由此产生电子束、X 射线和深紫外(＜250nm)刻蚀技术和相应的电子束刻蚀胶，X射线刻蚀胶和深紫外线刻蚀胶，所刻蚀的线条可细至1□m以下。
光刻机光刻机用于将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺设备，可以在晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。
刻蚀机电子回旋共振等离子体刻蚀机涉及的是一种集成电路制作工艺中的微电子芯片加工设备。
结构具有真空室、微波系统、磁场、真空抽放气系统、配气系统、监控系统，真空抽放气系统由机械泵、扩散泵和相应管道、阀门组成，其特征是真空室由等离子体发生室，等离子体约束室，处理室组成，等离子体发生室外套有两组串接的磁场线圈，在等离子体约束室周围均布永久磁钢，处理室内装有基片架。
去胶机用于半导体集成电路、太阳能电池以及功率器件等刻蚀、去胶工艺，刻蚀方式为等离子体各向同性刻蚀。
扩散炉半导体器件及大规模集成电路制造过程中用于对晶片进行扩散、氧化、退火、合金及烧结等工艺的一种热加工设备。
有卧式扩散系统及立式扩散系统两种类型。
按控制方式又分为微控和程控两种。
其组成有：电阻加热炉、净化工作台、送片系统、气源柜、控制柜等。
PECVD 等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。
MOCVD 金属有机化学气相沉积系统(MOCVD)主要应用于化合物半导体材料的研究和生产，是当今世界上生产半导体光电器件和微波器件材料的主要手段，如激光器、发光二极管、高效太阳能电池、光电阴极的制备，是光电子等产业不可缺少的设备。
LPCVD LPCVD工艺在衬底表面淀积一层均匀的介质薄膜，用作微机械结构层材料、牺牲层、绝缘层、掩模材料，LPCVD工艺淀积的材料有多晶硅、氮化硅、磷硅玻璃。
不同的材料淀积采用不同的气体。
PVD PVD（物理气相沉积）涂层也被证明有效加工高温合金。
TiN（氮化钛）PVD涂层是最早使用的并仍然是最受欢迎的。
最近，TiAlN（氮铝化钛）和TiCN（碳氮化钛）涂层也能很好使用。
过去TiAlN涂层应用范围和TiN相比限制更多。
但是当切削速度提高后它们是一个很好的选择，在那些应用提高生产率达40%。
溅射台以离子束溅射为例，它由离子源、离子引出极和沉积室3大部分组成，在高真空或超高真空中溅射镀膜法。
利用直流或高频电场使惰性气体（通常为氩）发生电离，产生辉光放电等离子体，电离产生的正离子和电子高速轰击靶材，使靶材上的原子或分子溅射出来，然后沉积到基板上形成薄膜。
磁控溅射磁控溅射技术已经成为沉积耐磨、耐蚀、装饰、光学及其他各种功能薄膜的重要手段.探讨了磁控溅射技术在非平衡磁场溅射、脉冲磁控溅射等方面的进步,说明利用新型的磁控溅射技术能够实现薄膜的高速沉积、高纯薄膜制备、提高反应溅射沉积薄膜的质量等,并进一步取代电镀等传统表面处理技术.最后呼吁石化行业应大力发展和应用磁控溅射技术. 真空烘箱真空烘箱广泛应用于各实验室和各工业领域。
真空烘箱可在低温下对热敏材料进行干燥。
划片机为了适应集成电路的发展，划片设备技术和工艺也有了较快发展。
国外已经推出代表最高技术水平的双轴对装式Ф300mm(12英寸)全自动划片机，而国内也克服技术难点，推出Ф200mm(8英寸)系列划片设备，这些设备已陆续进入实用化阶段。
国内外新划片设备满足市场高要随着集成电路由大规模向超大规模发展，集成度越来越高，到划片工艺，晶圆片成本大幅增加；晶片直径越来越大，目前已达到Φ300mm，划切槽越来越窄，一般在30μm-40μm，这对于以金刚石砂轮作为刃具的强力磨削加工工艺来说，已进入临界尺寸；硅片由Ф150mm(6英寸)增大到Ф200mm，面积只增加78%，但其中可供芯片利用的面积增加了90%，晶圆片的成本和价值大幅度增加，这些给划片机的加工精度、可靠性稳定性提出越来越苛刻的要求，使划片设备的设计技术更加复杂，加工制造更加困难。
为了适应集成电路的发展，划片设备技术和工艺也有了较快发展。
2000年，占有国际划片机市场最大份额的日本DISCO公司推出了引领划片机潮流，代表了划片机最高技术水平的双轴对装式Ф300mm全自动划片机，它已逐渐进入实用化阶段。
国内划片机研制起步晚，但发展较快，特别是我们中国电子科技集团公司第45研究所推出的Ф150mm划片机，已将控制平台提升到了国际上普遍采用的通用计算机操作系统，有效缩短了与国际水平的差距。
我所研制的HP-602型精密自动划片机，其主要性能指标已接近或达到国际同类机型先进水平，在此基础上研制的HP-801型精密自动划片机是国内第一台Ф200mm自动划片机，已于2004年达到实用化，新型的双轴精密自动划片机HP-821，日前已发给用户进行工艺考核。
与Ф150mm划片机相比，Ф200mm划片机总体继承了Ф150mm的机械机构和成熟单元技术，控制系统平台由DOS操作系统上升为WindowsNT 操作系统，并在设备机械结构尺寸变大的同时，精度进一步提高，而控制功能也进一步增强，自诊断系统更加完善，可靠性进一步提高。
本土克服大尺寸划片机技术难点由于其技术复杂性问题，大尺寸精密划片机需要有效解决一系列技术问题：机械系统要高刚度、高稳定性、低损耗当划片机的工作台处在高速运动状态(400mm/s)之下时，产生加速度的驱动力及相应的反作用力极易使机械结构产生共振。
在划片独特的高速运行条件下，许多高频的共振状态也受到激发，使得在低速条件下完全刚性的结构显示出显著的柔性，极大地影响设备的性能。
划片设备典型的密集短促往复运动更加剧了这种情况。
高精度的要求，需要设备具有高速运动下抗振动的极大刚度，通常对应着厚重的机械结构；而极高的速度要求，又必须采用轻质的结构来尽量减轻负载。
因此，对高精度和高速度的要求，促使机械结构设计向两个截然相反的方向发展，存在着本质的矛盾。
这也正是划片设备机械结构设计的困难和挑战所在。
空气静压主轴设计制造技术空气静压主轴是划片机的核心，在60000r/min的高转速下实现振动值小于0.5μm，消除它与不锈钢冷却防水罩、机械系统的共振或共鸣，以及它高速旋转引起的部件材料变形等，是划片机设计的最大挑战。
这具体体现在材料、设计和加工手段3个方面：一是国内基础工业滞后，材料性能满足不了要求，需要进行材料研究和分析替换；二是设计过程中大部分参数及其组合需要反复试验来摸索总结，工作量巨大。
