中國突破ASML壟斷,可以不用EUV造5nm晶片了?中科院回應

2020-12-14 電子工程專輯

今年7月，中國科學院官網上發布的一則研究進展顯示，該團隊研發的新型5nm超高精度雷射光刻加工方法獲得突破。半年來這則消息被以各種形式和標題刷屏，例如解讀為「突破ASML的壟斷」、「不用EUV光刻機就能造成5nm晶片」。相關閱讀：《中科院雷射光刻研究獲進展》167EETC-電子工程專輯

近日，相關人士不得不進行回應：真不是你們想的那樣。167EETC-電子工程專輯

據《財經》報導稱，該論文的通訊作者、中科院研究員、博士生導師劉前公開回應稱，這是一個誤讀，這一技術與極紫外光刻技術是兩回事。極紫外光刻（EUV）技術是以波長為10－14nm的極紫外光作為光源的光刻技術。167EETC-電子工程專輯

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截圖自ACS官網167EETC-電子工程專輯

內行看門道，外行看熱鬧

7月份時，中科院蘇州所聯合國家納米中心在國際知名期刊《納米通訊》（Nano Letters）上發表的《超解析度雷射光刻技術製備5納米間隙電極和陣列》（5 nm Nanogap Electrodes and Arrays by a Super-resolution Laser Lithography）研究論文，介紹了該團隊研發的新型5 納米超高精度雷射光刻加工方法。中科院當時發新聞稿稱：研究團隊針對雷射微納加工中所面臨的實際問題出發，解決高效和高精度之間的固有矛盾，開發的新型微納加工技術在集成電路、光子晶片、微機電系統等眾多微納加工領域展現廣闊的應用前景。167EETC-電子工程專輯

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據青島大學新聞網於2020年7月10日報導稱，蘇州納米所研究生秦亮、黃源清和物理科學學院夏峰為論文共同第一作者。中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所張子暘研究員和劉前為論文的通訊作者。167EETC-電子工程專輯

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劉前特別強調，中科院研發的5nm超高精度雷射光刻加工方法的主要用途是製作光掩模，因為目前國內製作的掩模板主要是中低端的，裝備材料和技術大多來自國外。167EETC-電子工程專輯

掩模是幹啥的？和光刻有啥關係？

很多網友們可能對「掩模」不是太了解，其實在整個晶片製造過程中，最開始是需要將雷射將晶片的設計圖寫到光掩膜板上，然後再通過光刻機設備，直接將光掩膜板上的電路圖投射到塗有光刻膠的矽晶圓表面，才能夠形成相關的晶片電路圖，所以每一顆晶片製造都需要一套光掩膜板，通俗點講，「掩膜板」就是在光刻機製造晶片時的「母板」，沒有這個母板也無法製造出相關的晶片產品。167EETC-電子工程專輯

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而集成電路的線寬是指可以通過特定工藝光刻確定的最小尺寸，例如我們常稱某款晶片工藝為「 28納米」或「 40納米」，該尺寸主要由光源的波長和數值孔徑確定。掩模上電路布局的大小也會影響光刻的大小，當前主流的28nm，40nm和65nm線寬工藝均使用浸沒式光刻技術（波長為134 nm）。但是，在諸如5nm的先進工藝中，由于波長限制，浸沒式光刻技術無法滿足更精細工藝的需求。這就是極端紫外線光刻機誕生的背景。167EETC-電子工程專輯

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晶片的製造包括沉積、光刻膠塗覆、曝光、顯影、蝕刻、移植、剝離等工序，其中曝光是微晶片生產中的關鍵工序，ASML正是處於半導體產業鏈中的曝光環節。ASML的系統本質上是投影系統，類似於幻燈片投影機，使用雷射來布臵電晶體，相當於微晶片的「腦細胞」。光線攜帶者要列印的圖案的藍圖，通過所謂的掩模投射出來，透鏡或鏡子將圖案聚焦在晶圓片上，當未暴露的部分被蝕刻掉時，圖案就顯露出來了。由於光刻技術將微晶片上的結構製成圖形，因此，光刻技術在決定晶片上的特徵有多小以及晶片製造商將電晶體組裝在一起的密度方面起著重要的作用。167EETC-電子工程專輯

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按照劉前的說法，如果超高精度雷射光刻加工技術能夠用於高精度掩模版的製造，則有望提高我國掩模版的製造水平，對現有光刻機的晶片的線寬縮小也是十分有益的。這一技術在智慧財產權上是完全自主的，成本可能比現在的還低，具有產業化的前景。167EETC-電子工程專輯

據悉，高端掩模版在國內還是一項「卡脖子」技術。在半導體領域，除了英特爾、三星、臺積電三家能自主製造外，高端掩模版主要被美國的Photronics、大日本印刷株式會社（DNP）以及日本凸版印刷株式會社（Toppan）三家公司壟斷，根據第三方市場研究機構前瞻產業研究院的數據，這三家公司的市場份額佔到全球的82%。167EETC-電子工程專輯

一直以來，業界都在嘗試另一條技術路線，例如華裔科學家、普林斯頓大學周鬱在1995年首先提出納米壓印技術，目前仍無法突破商用化的困境167EETC-電子工程專輯

ASML也是集百家之長，中國憑一己之力短期難做到

但是，即便這一技術實現商用化，要突破荷蘭ASML（阿斯麥）在光刻機上的壟斷，還有很多核心技術需要突破，例如鏡頭的數值孔徑、光源的波長等。並且，極紫外光刻機並非僅靠ASML一家之功，有將近90%的核心零部件來自全球不同企業，ASML是通過收購才打通了上遊產業鏈。167EETC-電子工程專輯

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2001年，ASML收購美國光刻機巨頭矽谷集團（SVGL），快速獲得反射技術，市場份額快速提升。ASML尚未掌握新一代157nm雷射需要配臵的反折射鏡頭技術，矽谷集團擁有較成熟的157nm光學技術，於是ASML通過將矽谷集團收入囊中獲取了該技術；167EETC-電子工程專輯

2007年，ASML收購了美國Brion公司，這是一家專門從事計算光刻集成電路的公司，成為ASML整體光刻產品戰略的基石；167EETC-電子工程專輯

2010年，推出第一臺極紫外（EUV）光刻工具原型（NXE：3100），開啟光刻新時代，並且ASML成為EUV光刻機領域的獨家壟斷者，市佔率為100%；167EETC-電子工程專輯

2013年，ASML收購了美國光源製造商Cymer，加速了下一代光刻技術的發展，為光源技術提供了保障；167EETC-電子工程專輯

2016年，ASML收購了中國臺灣領先的電子束測量工具HMI，進一步增強了整體光刻產品組合；167EETC-電子工程專輯

2017年，ASML收購了德國卡爾蔡司SMT股份有限公司24.9%的間接股權，促進了EUV系統的進一步發展，同年TWINSCAN NXE:3400B機臺正式出貨；167EETC-電子工程專輯

2019年，ASML收購了競爭對手Mapper公司的IP資產。通過一些列的收購與整合，ASML逐步走向整體光刻時代。167EETC-電子工程專輯

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目前沒有一個國家能夠獨立自主完成光刻機的製造，中國以一國之力，短期內要突破極紫外光刻技術，幾乎是不可能的事情。唯有腳踏實地，一步一個腳印，這次被「誤解讀」的5nm光掩模製造技術至少說明我們在光刻領域又前進了一步。167EETC-電子工程專輯

責編：Luffy Liu167EETC-電子工程專輯

本文綜合自安信證券、快科技、澎湃新聞、財經十一人、MIT科技評論報導167EETC-電子工程專輯

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  • 官方回應:中國突破ASML壟斷,可以不用EUV造5nm晶片了?
    今年7月，中國科學院官方網站發布的一項研究進展顯示，該團隊開發的新型5納米超高精度雷射光刻加工方法取得了突破，在過去的半年裡，這條新聞以各種形式和標題被傳播，如「打破ASML的壟斷」、「不用EUV光刻機就能造成5nm晶片」 最近，相關專業人士紛紛回應：真的不是你們想的那樣。
  • 中科院突破5nm光刻技術壟斷?事實殘酷卻又是把雙刃劍
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  • 中科院研發者回應5納米光刻技術突破ASML壟斷
    《納米快報》（Nano Letters）上發表了題為《超解析度雷射光刻技術製備5納米間隙電極和陣列》（5 nm Nano gap Electrodes and Arrays by a Super-resolution Laser Lithography）的研究論文，介紹了該團隊研發的新型 5 納米超高精度雷射光刻加工方法。
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  • 中科院5nm光刻技術研發成功,但有人卻不看好,這是為什麼?
    當前我國真正量產的光刻機只有90納米，雖然28納米光刻機已經取得技術性的突破，預計2021年年底會量產，但跟國際最頂尖的asml的7納米EUV光刻機仍然有很大的差距，這種差距短期之內是不可能彌補的。但我認為中科院5納米光刻機技術的研發成功，對我國光刻機的研發具有重要的意義。
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  • 臺積電傳來消息，超50臺EUV光刻機即將就位，晶片行業將變天
    ，由於臺積電是世界上第一個生產5納米晶片的企業，速度快於三星，良品率也高於三星。另外，臺積電7nm項目的晶片產量也超過10億片，3nm及2nm項目的晶片亦居臺積電之首，預計將於2021年試產，2nm項目預計於2024年試產。據了解，今年美國對中國的第三家半導體業務實施了制裁，自9月15日以來，tsmc等晶片製造商已停止為華為工作。臺積電失去了這個大客戶後，它並沒有遭受太大的損失。
  • 中科院5nm光刻技術突破西方壟斷?實情是這樣
    中國以舉國之力投入晶片（晶片）研製，但作為生產高端晶片的必要設備，最先進的光刻機仍由西方壟斷。 中國科學院早前發表論文，介紹最新研發的一種「5納米超高精度雷射光刻加工方法」，燃起國內晶片業起飛的希望。 但事實證明仍空歡喜一場，負責撰寫的中科院學者昨日（1日）開腔，形容是外界誤讀。
  • 中科院宣布2nm晶片技術成功「破冰"
    而過去三十年時間裡面，中國科技不斷發展壯大，可始終無法在晶片領域真正超越美國，核心技術還是被美企壟斷，好在我們正在努力縮小差距，這些年也是誕生了很多出色的晶片公司，這時候中科院傳來「好消息」，實現技術突破，國芯未來可期!
  • 2020華為公司國產晶片新突破！拭目以待
    大家都知道，前段時間臺積電宣布開始量產5nm晶片了，而就在此之前臺積電也是全球第一家量產7nm晶片的代工企業。國內的晶片發展特別是在作業系統和晶片領域的突破，使美國一些公司，試圖通過相關商品的提供限制，在某種程度上阻礙相關企業向華為公司供應集成電路,事實上，國內的科技發展一直處於受限的一種狀況，像半導體原料、光刻機等產品都需要依靠國外的商品，對中國整體的晶片製造工藝相對來說的話是落後的，即便是中芯國際現今也只能量產14nm晶片，對於7nm或5nm還是不能生產
  • 不用EUV光刻機也能造7nm晶片，華為新轉機，川普猝不及防
    眾人皆知，只有高端的光刻機，也就是目前最為緊俏的EUV光刻機，才能夠生產高端的晶片。而近期傳來的一個消息打破了這種想法，即便是不用EUV光刻機也能造7nm晶片？想要擺脫晶片「卡脖子」的局面，光刻機是一大阻礙，我們都清楚能夠生產高端的光刻機被荷蘭ASML所壟斷，其中EUV光刻機是最為先進的光刻機，臺積電、三星能夠量產5nm晶片，可以說EUV光刻機起了不少的作用。
  • 8nm晶片試產，華為+中科院攻克EUV光刻機，ASML潑冷水
    自從晶片大戰打響了之後，如今國內就在緊張的研製晶片。大家也都知道，目前晶片技術都是掌握在美國人的手裡，而中國的晶片技術和美國也是相差甚遠。原本部分人對於中國晶片都還是比較有信心的，但是看到了差距之後，都還是有些惴惴不安。
  • 中科院的5nm光刻技術,和ASML的5nm光刻機是兩碼事
    眾所周知，在晶片製造過程中， 光刻機佔到所有製造設備成本的35%，佔到工時的40%左右，可以說是晶片製造中最重要的設備之一了。但這麼重要的設備，國內水平較為落後，目前還在90nm節點，只能用於90nm晶片的製造，屬於低端產品，而ASML最強，可用於5nm晶片的生產，中間隔了10年以上的技術。
  • 不用再等光刻機？中科院再傳喜訊，國產石墨烯晶片取得新突破
    長期以來，不管在手機晶片領域，還是在PC處理器領域，最為核心的晶片技術專利一直被美國所壟斷，可以說，美國擁有了晶片技術的絕對所有權！這也是為什麼華為、中芯等國產晶片企業在中惡劣環境下受阻的重要原因。因為美國所壟斷的所有晶片技術都是基於「矽基晶片」，當矽基晶片發展到2nm、1.5nm時，就會達到物理極限，想要突破極限，就要採用石墨烯技術。然而在石墨烯領域，中國的石墨烯技術遠遠領先世界，據第三方調研機構顯示，中國的石墨烯專利是美國的6倍。
  • 不用5nm光刻機也行？碳基晶片技術突破，性能超矽基晶片10倍
    文|薰兒不用光刻機能造晶片l 光刻機有什麼用?l 不用光刻機能造晶片嗎？不用光刻機可以造晶片嗎？答案當然是可以的啦？晶片是集成電路的一種，本質上還是一個個開關，每一個邏輯電路開關背後就是電子的流動，要讓電子流動就必須要有「PN」節，通俗點理解就是要有大量的電子游離出來。在50年前的時候，國內沒有技術，都是有人工的方式來製造「PN」節，根本不需要光刻機，有點像是實驗製取；但是的老美呢？
  • 中科院在5nm光刻機技術獲重大突破
    隨著華為禁令的出臺，國內很多企業意識到了技術的重要性，尤其是被西方壟斷的技術。為了更好的發展，這些技術必須實現突破。其中，晶片技術的突破迫在眉睫。前不久，美國宣布形成新的制裁方案，但給華為三個多月的緩衝期。緩衝期結束後，華為的晶片供應鏈將遭受重大損失。該方案規定，只要是美國企業技術生產開發的晶片，就必須批准與華為的合作。
  • 中國能否跟日本佳能和尼康合作研發光刻機,從而打破ASML的壟斷?
    而目前真正掌握高端光刻機的企業只有荷蘭的asml，它幾乎壟斷了全球14納米以上高端光刻機市場，特別是7納米以上的光刻機更是100%處於壟斷地位。中國作為目前全球晶片消費量最大的國家之一，每年消耗的晶片價值超過2萬億人民幣，但是目前中國很多高端晶片都嚴重依賴進口，因為按照目前我國的晶片製造水平，我們暫時製造不出高端的晶片，而制約我國生產高端晶片的核心環節就是高端光客機的制約。按照目前我國的科技實力，我們暫時不具備研發和生產高端光刻機的能力。