淺談光刻機

2020-12-05 鳴說金融

首先,光刻機是晶片製造當中一個非常核心的設備,可以說是整個晶片產業當中最核心最重要的一個環節,光刻機的精度直接決定了晶片的質量。但是光刻機的技術含量是非常高的,是目前地球上技術含量最高,研發難度最大的產品之一,所以很多國家都不具備生產研發光刻機的實力,即便有些國家在航空航天,飛機大炮等方面技術很先進,但在光刻機面前卻無從下手,由此可見,光刻機的技術層面到底有多高。

其次,工藝原理:光刻技術指利用光學-化學反應原理,將電路圖轉移到晶圓表面的工藝技術,光刻機是光刻工序中的一種投影曝光系統。其包括光源、光學鏡片、對準系統等。在製造過程中,通過投射光束,穿過掩膜板和光學鏡片照射塗敷在基底上的光敏性光刻膠,經過顯影后可以將電路圖最終轉移到矽晶圓上。

光刻機分為無掩模光刻機和有掩模光刻機。(1)無掩模光刻機可分為電子束直寫光刻機、離子束直寫光刻機、雷射直寫光刻機。電子束直寫光刻機可以用於高解析度掩模版以及集成電路原型驗證晶片等的製造,雷射直寫光刻機一般是用於小批量特定晶片的製造。(2)有掩模光刻機分為接觸/接近式光刻機和投影式光刻機。接觸式光刻和接近式光刻機出現的時期較早,投影光刻機技術更加先進,圖形比例不需要為1:1,減低了掩膜板製作成本,目前在先進位程中廣泛使用。

隨著曝光光源的改進,光刻機工藝技術節點不斷縮小。光刻設備從光源(從最初的g-Line, i-Line 發展到EUV)、曝光方式(從接觸式到步進式,從乾式投影到浸沒式投影)不斷進行著改進。

晶片尺寸的縮小以及性能的提升依賴於光刻技術的發展。光刻設備光源波長的進一步縮小將推動先進位程的發展,進而降低晶片功耗以及縮小晶片的尺寸。

目前光刻機主要可以分為IC 前道製造光刻機(市場主流)、IC 後道先進封裝光刻機、LED/MEMS/Power Devices 製造用光刻機以及面板光刻機。其中IC 前道光刻機需求量和價值量都最高,但是技術難度最大。而封裝光刻機對於光刻的精度要求低於前道光刻要求,面板光刻機主要用在薄膜電晶體製造中,與IC 前道光刻機相比技術難度更低。

光刻機主要供應商:ASML、佳能以及尼康,其中ASML 在高端市場一家獨大並且壟斷EUV 光刻機。從光刻機總體出貨量來看(含非IC 前道光刻機),目前全球光刻機出貨量99%集中在ASML,尼康和佳能。其中ASML 份額最高,達到67.3%,且壟斷了高端EUV 光刻機市場。ASML技術先進離不開高投入,其研發費用率始終維持在15%-20%,遠高於Nikon 和Canon。

國產光刻機的情況如何?

就目前情況來看,我國光刻機技術跟ASML的差距是非常大的,目前我國擁有自主智慧財產權的光刻機只有90納米的,雖然45納米已經在試驗階段,但並沒有完全量產,類似中芯國際這種晶片代工企業的14納米生產工藝也都是進口的是ASML的光刻機。

雖然過去十幾年我國對晶片行業的研發非常重視,也取得了積極的效果,但是在晶片製造的關鍵環節,光刻機的進度並不是很明顯,這裡面有一個很重要的原因,就是西方國家對我國晶片技術進行封鎖,涉及光刻機的一些關鍵技術和零部件基本上都是禁止對我國出口,所以在研發光刻機的路上,我國基本上都只能慢慢摸爬滾打,總結經驗,然後不斷提高,這也是為什麼我國光刻機研發進度這麼慢的一個重要原因。

前兩年特別振奮人心的紀錄片《大國重器》,其關鍵設備涉及航空航天、工程機械、數控工具機、軌道交通等等,但是還沒有光刻機。希望咱們能早日實現技術突破,把光刻機也做成國之重器,世界領先!

相關焦點

  • 高端光刻機技術——《集成電路與光刻機》|周末讀書
    如此高的難度使得光刻機的工件臺/掩模臺系統被譽為超精密機械技術的最高峰。另外,矽片面在光刻機高速掃描曝光過程中需要始終保持在投影物鏡~100nm的焦深範圍(相當於人類頭髮絲直徑的幾百分之一)之內,這對光刻機而言也是極高的技術挑戰。  光刻機整機與分系統匯聚了光學、精密機械、控制、材料等領域大量的頂尖技術,很多技術需要做到工程極限。
  • 光刻機是誰發明的_中國光刻機與荷蘭差距
    光刻機是誰發明的   工業能力是一個國家國防實力和經濟實力的基礎,而光刻機是現代工業體系的關鍵部分,不過目前荷蘭光刻機是最有名的,出口到全球各國,口碑很好。   目前,全球最頂尖的光刻機生產商是荷蘭ASML、Nikon、Canon和上海微電子(SMEE),其中ASML實力最強,因此全球多數國家都願意去這家公司進口光刻機,值得注意的是,美國正在阻撓中國進口荷蘭光刻機,而頗有壓力的荷蘭政府也搖擺不定,目前,三方正在僵持。
  • 看懂光刻機:光刻工藝流程詳解
    光刻機: 半導體製造業皇冠上的明珠 光刻機根據應用工序不同,可以分為用於生產晶片的光刻機,以及用於封裝的光刻機,其中封裝光刻機對於光刻精度和控制精度的要求都比製造用光刻機低很多,價值量也相對較低,本文主要討論用於晶片製造領域的光刻機。 光刻機是晶片製造中光刻環節的核心設備, 技術含量、價值含量極高。
  • 光刻機能幹什麼_英特爾用的什麼光刻機_光刻機在晶片生產有何作用
    打開APP 光刻機能幹什麼_英特爾用的什麼光刻機_光刻機在晶片生產有何作用 網絡整理 發表於 2020-03-18 11:12:02
  • ASML光刻機遭禁運?我國光刻機和極紫外光刻技術發展狀況如何?
    眾所周知,光刻機被譽為半導體工業皇冠上的明珠,現代光學工業之花。光刻是半導體晶片生產流程中最複雜、最關鍵的工藝步驟,而光刻機也因製造過程複雜、生產難度極大而僅為少數企業所掌握。我國雖然也能生產光刻機,但目前只能生產90nm製程工藝的光刻機,其中上海微電子裝備有限公司佔據國內80%的市場。據悉,上海微電子已經開始了65nm製程光刻機的研製。目前最先進的第五代光刻機採用EUV光刻技術,以波長為13.5nm的極紫外光作為光源。
  • 什麼是光刻機?一臺上億的ASML光刻機工作原理分享
    光刻機是晶片製造的核心設備之一,按照用途可以分為好幾種:有用於生產晶片的光刻機;有用於封裝的光刻機;還有用於LED製造領域的投影光刻機。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,本次廈門企業從荷蘭進口的光刻機就是用於晶片生產的設備。
  • 淺談PCB設計上的光刻膠蝕刻
    打開APP 淺談PCB設計上的光刻膠蝕刻 上海韜放電子 發表於 2020-12-31 11:38:58   大型PCB製造商使用電鍍和蝕刻工藝在板上生產走線
  • ASML光刻機的工作原理,光刻機製造難度有多大?
    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。 在能夠製造機器的這幾家公司中,尤其以荷蘭(ASML)技術最為先進。價格也最為高昂。光刻機的技術門檻極高,堪稱人類智慧集大成的產物。
  • 光刻機價格多少_還有比光刻機更貴的設備嗎
    什麼是光刻機   光刻機是晶片製造中光刻環節的核心設備, 技術含量、價值含量極高。 光刻機涉及系統集成、精密光學、精密運動、精密物料傳輸、高精度微環境控制等多項先進技術,是所有半導體製造設備中技術含量最高的設備,因此也具備極高的單臺價值量。
  • 光刻機是幹什麼的
    光刻機是幹什麼的 與非網 發表於 2020-03-15 14:46:00 經常聽說,高端光刻機不僅昂貴而且還都是國外的,那麼什麼是光刻機呢?
  • 光刻機發展分析:光刻機國內外主要廠商與市場現狀分析
    集成電路裡的電晶體是通過光刻工藝在晶圓上做出來的,光刻工藝決定了半導體線路的線寬,同時也決定了晶片的性能和功耗。 工欲善其事,必先利其器,要想半導體產業突破技術封鎖,要想開發先進的半導體製程,就必需要有先進的光刻機。 近期,關於光刻機,中芯國際、長江存儲、華虹先後傳來好消息。
  • 荷蘭ASML突破1nm光刻機,那中國訂購的EUV光刻機呢?
    ASML突破1nm光刻機目前世界上等級最高,技術最尖端的光刻機設備是EUV光刻機。這類光刻機用波長在10到14nm的極紫外光作為光源,幾乎每一個EUV光刻機的零部件都至關重要。甚至有的零部件想要調試完成,需要經過上百萬次的試驗,花費十年時間也不為過。
  • 90nm國產光刻機對比5nm ASML光刻機,差距很大
    打開APP 90nm國產光刻機對比5nm ASML光刻機,差距很大 佚名 發表於 2020-04-13 17:22:30 隨著華為關注度提升後,臺積電,ASML,中芯國際等企業也備受關注,很多網友關注國產光刻機發展到了什麼地步,與ASML的差距還有多少,接下來就說一說國產光刻機和全球最強的ASML光刻機的差距。 國產最先進的光刻機來自上海微電子(SMEE),成立至今已有18年,目前這家科技企業所能生產的最頂級的晶片製造工藝是90nm。
  • 光刻機為什麼這麼重要?
    對於光刻機的概念,「光刻機(Mask Aligner) 又名:掩模對準曝光機,曝光系統,光刻系統等。常用的光刻機是掩膜對準光刻,所以叫 Mask Alignment System.一般的光刻工藝要經歷矽片表面清洗烘乾、塗底、旋塗光刻膠、軟烘、對準曝光、後烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序。
  • 從未存在的「7nm」光刻機
    【TechWeb】2020年8月28日,隨著近年來晶片行業的發展,大眾對於光刻機的關注度越來越高。媒體和廠商也更加頻繁地使用「7nm光刻機」這樣的關鍵詞來進行宣傳。但事實是:從來就沒有什麼救世主,也沒有7nm光刻機。7nm只是一種工藝的代號,它和光刻機本身是不掛鈎的。
  • ASML突破1nm光刻機,留給國產光刻機的時間還有多久?
    所以,這裡的1nm其實指的是電晶體柵極寬度1nm,光刻機本身採用的是波長指標,目前最先進的光刻機就是基于波長13.5nm的EUV(極紫外光刻機)。但是不論怎麼說,ASML公司此次確實是完成了1nm光刻機的設計突破。那麼如此一來,留給國產光刻機的時間還有多久呢?
  • 光刻機之戰
    但最近十年,不斷挑戰物理學極限的半導體光刻機,大有挑戰明珠之王的趨勢。航發是在極端高溫高壓下挑戰材料和能量密度的極限,而光刻是在比頭髮絲還細千倍的地方挑戰雷射波長和量子隧穿的極限。更難得的是,和低可靠性的航天高科技不同,航發和光刻的可靠性也是人類驕傲之花:前者保證了每天十萬架飛機在天空安全翱翔,後者在全球工廠每秒鐘刻出上千億個電晶體分毫不差。
  • ASML明年推2nm光刻機,國內光刻機停留在90nm,差距真大
    然而最近有消息稱美國要把晶片製造技術授權數量降低至10%,目的是讓臺積電和三星限制對華為麒麟晶片的代工生產,除此之外還阻撓ASML給國內企業出售高端光刻機,這兩條消息公布後,光刻機的曝光率越來越高,越來越多的人認識設計晶片不是最高的制高點,光刻機才是晶片領域的真正制高點,沒有光刻機,設計出再好的晶片也等於白設計。
  • 蝕刻機和光刻機的區別
    打開APP 蝕刻機和光刻機的區別 姚遠香 發表於 2019-03-14 14:15:31   最近光刻機和蝕刻機一直都是當前最熱的話題,可以說光刻機是晶片製造的魂,蝕刻機是晶片製造的魄,要想製造高端的晶片,這兩個東西都必須頂尖。
  • 華為招聘「光刻工藝工程師」,真的要自研光刻機?
    IKKednc要自研光刻機?晶片製造過程共分為七大生產區域,分別是擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、拋光、金屬化,所對應的七大類生產設備分別為擴散爐、光刻機、刻蝕機、離子注入機、薄膜沉積設備、化學機械拋光機和清洗機,其中金屬化是把集成電路裡的各個元件用金屬導體連接起來,用到的設備也是薄膜生長設備。