被「掐」喉嚨的光刻機是什麼東西?國產光刻機的真實發展水平!

2020-12-24 騰訊網

什麼是光刻機?

由於被實行了經濟制裁和科技制裁,迫使我國的科學技術在近百年被迫進步。任正非曾經說過:求生欲使我們振奮,尋找自救的道路!在這場科技的戰爭中,針對晶片制裁,迫使華人重視到了晶片的重要性、光刻機的重要性!

在各種形式的壓迫之下,光刻機進入我們的視野,幾乎每一個人都清楚的意識到發展自主光刻機技術,在這日益激烈的國際科技競爭中至關重要。現在國家大力支持半導體發展,各種好利政策頻出,近期事件中國家也承受著非常巨大的壓力!

ASML光刻機

晶片作為電子產品的核心領隊整個產品的性能都具有重要影響,而光刻機作為製造高性能晶片的儀器,在晶片高性能化、小型化的時代中發揮了不可比擬的作用,如果想提高晶片性能,就必須從加工的方式入手,提高晶片的加工精度,每一片高性能晶片都離不開光刻機的加工處理。

晶圓

光刻原理

光刻就是把晶片製作所需要的線路與功能區做出來。利用光刻機發出的光通過具有圖形的光罩對塗有光刻膠的薄片曝光,光刻膠見光後會發生性質變化,從而使光罩上的圖形複印到薄片上,從而使薄片具有電子線路圖的作用。這就是光刻的作用,類似照相機照相。照相機拍攝的照片是印在底片上,而光刻刻的不是照片,而是電路圖和其他電子元件。

光刻機原理

光刻技術是一種精密的微細加工技術。常規光刻技術是採用波長為4500埃的紫外光作為圖像信息載體,以光致抗光刻技術蝕劑為中間(圖像記錄)媒介實現圖形的變換、轉移和處理,最終把圖像信息傳遞到晶片)或介質層上的一種工藝。

在廣義上,光刻包括光複印和刻蝕工藝兩個主要方面:

刻蝕工藝:利用化學或物理方法,將抗蝕劑薄層未掩蔽的晶片表面或介質層除去,從而在晶片表面或介質層上獲得與抗蝕劑薄層圖形完全一致的圖形。集成電路各功能層是立體重疊的,因而光刻工藝總是多次反覆進行。

光刻機種類

1.接觸式曝光:掩膜板直接與光刻膠層接觸。曝光出來的圖形與掩膜板上的圖形解析度相當,設備簡單。接觸式根據施加力量的方式不同又分為:軟接觸,硬接觸和真空接觸。

軟接觸:就是把基片通過託盤吸附住(類似於勻膠機的基片放置方式),掩膜蓋在基片上面;

硬接觸:是將基片通過一個氣壓(氮氣),往上頂,使之與掩膜接觸;

真空接觸:是在掩膜和基片中間抽氣,使之更加好的貼合(想一想把被子抽真空放置的方式)

2.接近式曝光:掩膜板與光刻膠基底層保留一個微小的縫隙(Gap),Gap大約為0~200μm。可以有效避免與光刻膠直接接觸而引起的掩膜板損傷,使掩膜和光刻膠基底能耐久使用;掩模壽命長(可提高10 倍以上),圖形缺陷少。接近式在現代光刻工藝中應用最為廣泛。

3.投影式曝光:在掩膜板與光刻膠之間使用光學系統聚集光實現曝光。一般掩膜板的尺寸會以需要轉移圖形的4倍製作。優點:提高了解析度;掩膜板的製作更加容易;掩膜板上的缺陷影響減小。

主要生產商

ASML:

目前全球在光刻機製造領域比較領先的只有三家公司,分別為荷蘭的ASML和日本的佳能和尼康。

臺積電、三星都是 ASML 的大客戶,尤其是臺積電,目前累計採購的 EUV 設備已超過 35 臺,超過其他所有晶片製造商總和,由於臺積電今年專注 5 納米量產,其對 EUV 設備的需求將持續。

截止2011年,ASML已經佔到了全球光刻機市場的70以上的市場份額。在7nm和5nm製程領域,ASML是全球唯一一家可以生產相應光刻機的公司。換句話說,在最先進的光刻機生產領域,ASML達到了絕對壟斷的地步。

而那個時候的中國剛剛逐漸放鬆民營經濟的管制,電腦都是一種巨奢侈的物品。晶片更是很多人都沒聽到的東西,更別說研發了。從時間點上看,我們至少落後ASML十幾年。

很多人不明白,明明ASML是一家荷蘭公司,美國憑什麼限制ASML的出口呢?

原因有很多,最主要有兩個:首先,ASML的大股東、二股東分別為資本國際集團、貝萊德集團。這兩家公司全是美國公司,因此ASML是一家被美國公司控制的荷蘭公司;其次,一臺ASML的高端光刻機有90%是從全球採購的,其中美國提供光源和計量設備的支持。

就憑以上兩點,美國就可以輕鬆掌控ASML。就算ASML想賣機器也沒有那麼容易。

很多人非常關心關心,目前我國的光刻機水平在什麼檔次?

據悉,上海微電子國內技術最先進的一家光刻機生產企業,而到了明年才能交付一臺28nm的光刻機。

在整個光刻機市場當中,高端光刻機已經被ASML牢牢佔據了80%以上的市場份額,而5nm工藝的光刻機ASML更是唯一的提供者,臺積電和三星想實現5nm晶片的生產,就繞不開ASML的光刻機。

目前全球較為領先的晶片就是採用的5nm製程,臺積電現在已經在籌劃3nm技術的研發。從28nm發展到5nm製程中間隔了14nm和7nm,如果說國內光刻機兩年可以進行一次技術更新,那也就意味著我們還要經過7年時間才能達到ASML現在的水平。

就在大家還在感慨ASML強大實力的同時,芯動科技公司卻突然宣布,頓時讓已經沉浸已久的光刻機話題再起風波!

芯動科技

根據芯動科技方面的介紹,目前他們已經完成全球首個基於中Xin國際 FinFET N+1 先進工藝的晶片流片和測試,消息一被傳出,各家媒體頓時聞風而動。

《珠海特區報》更是不吝嗇對其的讚揚:「芯動科技首個基於中芯國際先進工藝的晶片流片和測試成功,不僅意味著具有自主智慧財產權的『國產芯』再次打破國外壟斷,同時也說明『國產版』的7nm晶片製造技術已經得到突破。」

為什麼芯動科技這次的科技成果能夠帶來如此之大的轟動呢?

其原因就是它是全球首個FinFET N+1工藝,在這種工藝之下生產出來的晶片可以達到跟臺積電14nm相同的技術水準,最特別的是,相比之下它的性能提升了20%,而功耗降低了57%,在功率和穩定性方面幾乎和臺積電7nm相同。

如果咱們在研發人員和研發資金都投入到位的話,晶片國產化也終將成為現實。

相關焦點

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