光刻机,就是用光线在硅晶圆上刻画出电路图来。所以最核心的分为两方面:一是技术,二是工艺。落实到具体的对象上,就是镜头和激光光源,以此来分析中国在这两项技术上的所需的进程,就能大致了解中国造出5nm的光刻机需要多长时间了。
为何非要5nm这个参数级的光刻机中国的中芯国际最近向荷兰的ASML成功订购了一台光刻机,但生产最高极限是7nm的芯片,要想突破7nm的这个技术瓶颈,就必须使用EUV(极紫外光源)技术,这所购的这台光刻机不含EUV光源的技术。
不是可以买吗?但买到。因为:
EUV(极紫外光源)研究是多个国家参与的(包括美国)。根据《瓦森纳协定》美国就可以决定不卖给你。上面说的中芯国际订购的7nm芯片的光刻机,如果美国要使坏,要想成功订购也是不容易的。
20年前明确的目标,是5nm的EUV光刻机研发的最佳时间早在1999年,EUV光刻机的地位就已经很明确了,谁有了EUV光刻机的技术,谁就有了芯片领域的未来。1997年的时候,美国的多家企业就发现了EUV技术商业价值,就联合进行了开发,也已明确了目标,这是全世界都不是什么秘密,中国没有进行相应的产业调整和重视。
研发5nm的EUV光刻机所需的资源5nm的光刻机,必然要用到EUV技术,美国研发的最早,我们看一下世界范围内关于EUV技术研究和投入的情况:
1、美国
美国对EUV技术的研发时间最长,总共投入了50多个高校和科技企业进入到这个领域,最终在EUV光刻机领域,美国的占领先地位,收益也是最大的。
2、欧洲
对于EUV光刻机看的最重,联合了35个国家,共110多个高校和企业加入到研究的行列中。
3、日本和韩国
投入相对较小,但也有一定的成果
就是说,EUV(紫外光源)的研究是多个国家参与的,包括了美国、欧洲多国还有日本、韩国,美国出力最多,所以不买给中国。
结论:几十个国家,上百所研究单位,花费了20多年的时间,才研发出今天的EUV光刻机,实现了5nm级别制程的芯片。
到底研究了啥要生产EUV光刻机,最关键和核心的研究课题有两个:镜头和激光光源。
1、镜头
现在世界上高端光刻机使用的是德国的卡尔蔡司光学镜头,世界上没有哪家公司能够复制卡尔蔡司的技术。
从长远观点看,中国也应发展自己的高端镜头产业,但中国与德国的关系还算可以, 不妨先拿来用,一边用一边研究,这样可以减少研发时间。
2、激光光源
这个核心技术是必须研究的,因为美国把持着《瓦森纳协定》,中国处在被禁运国家之列。就是说只要美国干预,中国将无法获得EUV光刻机。
因为这个EUV技术,美国和欧洲几十个国家(包括日本和韩国)研究了20多年,中国需要用多久呢?心里应该有一个底了吧。
综上所述,中国要研发EUV技术需要投入相当大的资源,当然中国是一个工业部门齐全的大国,集中力量办大事是中国制度的优点,但是,研发需要遵重科学规律,要有一个过程,像欧美日韩都需要近20年时间,那们打个折扣,总需要10年吧。欢迎讨论,谢谢点评!
最近关于芯片的话题十分火爆,并且引起了网友们关注,从而也有很多人将关注点延伸到有芯片的设备上,提到制造芯片的设备,那首先想到的就一定是光刻机,所以大家针对光刻机的关注度不小于芯片。
从源头延伸,谈光刻机那就一定要了解ASML(阿斯麦),以目前的情况来讲这家企业,称得上是全球光刻机生产企业的独角兽,最高端及最先进的光刻机,都是由这家公司生产的,像台积电、三星、英特尔甚至华为这样国内顶尖的科技企业,都对其有所依赖。
但是在大家将目光的关注点都放在光刻机上的时候,一定要了解在芯片制造过程当中中,其实还有一件设备起到关键性作用,这种设备和光刻机类似,那就是刻蚀机,可能很多人对光刻机的了解,要远远高于刻蚀机,但这并不足为奇。
不过这里要着重的说一点,虽然很多人在光刻机的研发进度上有唱衰的想法,但在刻蚀机的技术领域中,我们国家还是十分先进的,并且在2018年中微半导体,就已经实现量产5nm的刻蚀机,目前已交给台积电验证了。
如今,中微与泛林、应用材料、东京电子、日立4家美日企业一起,组成了国际第一梯队,为7纳米芯片生产线供应刻蚀机。而明年,台积电将率先进入5纳米制程,已通过验证的国产5纳米刻蚀机,预计会获得比7纳米生产线更大的市场份额。
事实上目前中国能生产的光刻机的技术是90nm,还在攻关65nm,45nm等技术,离ASML的7nm量产技术,差得还太远,别说几十年,十年八年的差距还是有的。
ASML光刻机其实这两种设备的功能是完全不一样的,光刻机的意思是用光来刻录,即用光线在硅晶圆上刻画出电路图来。而刻蚀机则相反,用光来把不需要的部分去掉,只保留划了电路图的部分。
为何国内能生产5nm的刻蚀机,却只能生产90nm的光刻机最主要的原因是光刻机技术更复杂,设备也更复杂,很多的零部件是美日韩垄断的,比如光源,国产的就完全技术不过关,跟不上。甚至不仅是中国跟不上,之前和ASML一样辉煌的尼康、cannon都落后了,跟不上ASML的节奏了。