EUV光刻機製造究竟有多難,全球只有ASML才能造?

2020-12-03 只談科技

眾所周知,當晶片工藝邁入7nm之後,就會用到一種光刻機,那就是EUV光刻機,也就是極紫外一光刻機,但這種光刻機目前只有荷蘭的ASML才能造。

那麼問題就來了,EUV光刻機的製造的難點究竟是什麼,為何只有ASML能造,像佳能、尼康、中國的上海微電子都不能製造?

首先要說的是極紫外線的產生過程真的很難

EUV光刻機使用的是極紫外線,也就是「極紫外線」,波長為13.5納米(可見光中波長最短的紫光,波長約為380-450納米)。

在ASML的EUV光刻機中,是先把高純度的錫加熱到熔化,再噴射到真空中形成錫珠。然後用雷射照射這些錫珠,把它變成粉餅狀,然後再用高功率的二氧化碳雷射照射這些粉餅,然後就會放射出極紫外線。

這中間ASML提供了錫珠噴射方案,而德國的TRUMPF公司提供整體的方案,比如高功率二氧化碳雷射方案等等。

其次要說的是極紫外線產生後,要收集它用來光刻更難

上面一步已經產生了極紫外線,但這樣產生的極紫外絲是沒有方向性的,是隨機向四面發散的,光刻的話需要方向一致的,所以接下來的步驟就要把這些極紫外線收集起來,方向一致。

這時候就要用到布拉格反射器了,通過布拉格反射器把原本四散射出的極紫外線集合起來,匯聚為一束強的光線用於生產。

這裡面卡爾蔡司(Zeiss SMT)又發揮了重要作用,高精度的反射器是Zeiss SMT提供的,目前沒有一家廠商能夠達到它的這些精度指標。

最後是光刻機的安裝、調試也很難

前面兩個步驟還是極紫外線的產生,接下來再涉及到光刻機本身的安裝調試了,比如車間的清潔度、3萬多個零件的安裝調試,光刻時的精度控制等等。

如果說前面極紫外線的產生和收集是與其它公司合作的話,那麼接下來的安裝、調試這些就是ASML本身的技術了,目前也沒有廠商能夠達到ASML的水平。

所以,這幾個步驟加起來之後,目前全球能夠擁有EUV光刻機技術的,也就只有ASML了,一是它本身技術強大,二是深度捆綁了TRUMPF公司、卡爾蔡司等,三家公司一起對技術進行了整合。

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    阿斯麥公司生產的 EUV 光刻機 | www.asml.com光刻機,這臺可以賣到上億歐元的精密設備,是通過紫外光作為 " 畫筆 ",把預先設計好的晶片電子線路書寫到矽晶圓旋塗的光刻膠上,精度可以達到頭髮絲的千分之一。舉個例子,華為海思成功設計開發了麒麟系列晶片,想要真正做成手機晶片,就需要臺積電利用光刻工藝來進行代工製造。
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    大家都知道,目前我國光刻機技術至少落後荷蘭ASML15年,目前荷蘭ASML的頂級光刻機可以達到7nm工藝,目前他們正大研發5nm工藝光刻機;而中國目前能夠量產的光刻機是90nm的工藝,差了10幾倍,光刻機製造真的有這麼難嗎?光刻設備是一種投影曝光系統,由紫外光源、光學鏡片、對準系統等部件組裝而成。
  • 90%零件需全球採購?!製造一臺光刻機究竟有多困難?
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    上海微電子裝備公司總經理賀榮明去德國考察時,有工程師告訴他:「給你們全套圖紙,也做不出來。」賀榮明幾年後理解了這句話。 光刻機,被稱為現代光學工業之花,製造難度非常大,全世界只有少數幾家公司能夠製造。其售價高達7000萬美金。用於生產晶片的光刻機是中國在半導體設備製造上最大的短板,國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口。
  • 世界上最先進的EUV光刻機,為什麼只有荷蘭阿斯麥公司做出來了?
    在製造晶片的過程中,光刻工藝無疑最關鍵、最複雜和佔用時間比最大的步驟。光刻定義了電晶體的尺寸,是晶片生產中最核心的工藝,佔晶圓製造耗時的40%到50%。光刻機在晶圓製造設備投資額中約佔23%,再考慮到光刻工藝步驟中的光刻膠、光刻氣體、光罩(光掩膜板)、塗膠顯影設備等諸多配套設施和材料投資,實則整個光刻工藝佔到了晶片成本的三分之一左右。
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  • 日本光學技術全球第一,可高端光刻機為何只有荷蘭能造?
    ,很多科學家,工程師能夠參與高端光刻機的設計和製造,就已經代表其在業內的頂尖水準了。一臺光刻機能夠被製造出來,需要十萬個零部件,各種精密的儀器都至關重要。業內有工程師透露,高端光刻機一個零部件的調試就需要花費十年時間,核心子系統更是需要各國頂尖的大公司才能提供。比如較為重要的光學技術幾乎都被日本企業所把控。
  • ASML是唯一能製造極紫外光刻機的廠商,高端晶片製造到底有多難?
    生產晶片最重要的設備是光刻機,世界上先進的光刻機主要由荷蘭一家名為阿斯麥(ASML)的公司製造,市場佔有率超過80%,而其中最先進的極紫外光刻機(EUV光刻),全世界只有ASML一家公司能製造。光刻機是當今世界科技領域的集大成者,是人類當前科技的巔峰產物,ASML之所以能製造最先進的光刻機,也是因為特殊的股權結構,使得ASML能匯集當前各項前沿科技,整合各種零部件。
  • 原子彈我們都造出來了,還怕光刻機嗎?造一臺光刻機到底有多難?
    咱們那時主要的難題便是製造業太落伍了,沒法生產製造出合適的各類零件,然而咬著牙,也可以做到相對的技術含量。而現在呢,生產製造集成ic還要採用光刻技術。光刻機在生產製造集成ic時,最先在晶圓表層遮蓋一層光刻膠,再用光源穿透掩模板(等於集成ic電路圖紙的膠片)直射矽片表層,被光源照射的光感膠會產生作用,光刻膠溶化,進而自動造成線路。有人認為,這不就是造一個線路板嘛,有哪些難的。
  • 手握半數EUV光刻機,ASML是關鍵
    而且華為是在多個領域發展,臺積電則把研發費用基本全部投資在晶片製造上,當然這也說明晶片製造的確是個燒錢的產業……但除了投入研發資金之外,臺積電能在技術和規模上有這麼大的領先優勢,關鍵還是在晶片製造最重要的一環——光刻機這部分,臺積電實在是比其他晶片製造廠商強出太多了,特別是在世界最領先的EUV光刻機上,目前沒有任何一家廠商能和臺積電相比。
  • 為什麼製造光刻機這麼難
    晶片製造商要想成功地製造出晶片來,必須用到光刻機。最近晶片行業備受關注,為什麼光刻機這麼難搞?光刻機是生產晶片最核心的設備技術,難度非常高,日本荷蘭佔據目前百分90以上的全球市場份額。而最先進的技術只有荷蘭公司ASML一家能做。
  • 華為有能力造出自己的光刻機嗎?
    憑華為的技術和資金實力,當然有,但是:光刻機比研發晶片在技術要複雜許多,資金更大,光刻機生產技術可以說是目前光學科技領域最尖端技術;    可能有人要說了,我們中國不是有企業研發並製造出光刻機了嗎簡單說,我們的光刻機還處在小學文化水平,別人已是高中甚至大學文化水平了。因此,即便華為有能力、有資金研究光刻機,但在幾年甚至幾十年內也無法生產、製造出當前最尖端的光刻機。----這就是現實!