十年磨一劍,國產5nm刻蝕機研製成功,晶片製造前進一大步

2020-12-06 數碼新一

說到晶片你一定不陌生,手裡的手機,家用的電腦都有它的身影,雖然我們不能夠直觀的觸摸到它,但在使用這些電子設備時所帶來的幸福感,那就有它的作用。

晶片的誕生無疑加快了現代的建設,讓人們的生活的更加「智能化」,這些足以讓它成為人類歷史上最偉大的發明之一。

而隨著集成電路的快速發展,我們手裡的數碼產品越來越小,性能越來越強,功能也越來越多,讓我們的生活有了飛躍般的變化。要是回到十年前,誰會想到在未來一部手機就能解決生活中的所有事,做到萬物互聯,這都是一顆小小的晶片帶來的功勞。

可以說不管什麼時候,科技發展到那種地步,晶片都是一切的核心。

說到晶片的發展可能大部人並不了解,只是會發現手裡的手機更精緻了,性能更強勁了,相對的就是說可以做的事情更多了。從最初的移動通訊工具「大哥大」到現在人手一部的智能機,這其實都是它們內部的晶片在快速發展和升級。

那麼晶片是如何升級的呢?其實它有一套自己的定律,那就是摩爾定律。

摩爾定律的意思是在價格不變的情況下,集成電路上可容納的元器件數目會每隔18-24個月增加一倍,性能也相應的會提升一倍。在簡單的來說,就是手機每年都在更新換代、性能也越來越強,然而我們在更換最新設備時所花的錢並沒有增加,這就是摩爾定律的現實意義。

隨著摩爾定律的發展,同樣面積的晶片內部所容納的電晶體越多,它的性能就越強。而想要在晶片大小不變的情況下增加電晶體數量就需要提升它的製造工藝,從最初的24nm、16nm再到7nm和5nm,晶片性能強大的同時它的製造難度越來越高,不少代工企業面臨淘汰,留到最後的就只有臺積電和三星這樣的老牌代工廠商,大陸的代工企業已經沒有了核心競爭力。

晶片的代工到底難在哪?

其實國產晶片代工技術發展緩慢的一大原因是缺少頂級的代工設備。在晶片製造中有兩樣設備是無法避免的:

1.EUV光刻機,光刻機是晶片製造的核心設備之一,在加工晶片的過程中,需要光刻機將線路圖按比例縮小後映射到矽片上,當然越頂級的光刻機的顯影效果越好。2.刻蝕機,「刻蝕」是光刻後,用腐蝕液將變質的那部分光刻膠腐蝕掉(正膠),晶圓表面就顯出半導體器件及其連接的圖形。然後用另一種腐蝕液對晶圓腐蝕,形成半導體器件及其電路。

而我國代工一直受到遏制的原因就是沒有其中的頂級EUV光刻機,一臺EUV頂級光刻機需要十萬個部件組成,其中的核心部件更是匯集各個的頂尖技術,所以一臺頂級的EUV光刻機的製造難度不在原子彈之下,更非一個國家之力能夠完成的,因此目前也僅有荷蘭阿麥斯一家公司能夠完成,再也沒有第二個。

ASML

目前國內量產的光刻機僅支持90nm,而最先進的麒麟晶片已經是5nm製程,遠遠不能滿足製造需求。有人說既然做不出就買唄,然而卻是買不到,因為我國從改革開放至今以來,各個領域迎頭直上,美國似乎感覺到了全球霸主地位受到威脅,所以不留餘地的打壓我國的新興產業,作為製造晶片必不可少的光刻機自然也在防備之列,所以中芯國際花重金求購的光刻機遲遲無法交付,導致代工技術停滯不前。

不過與光刻機不同的是我們似乎沒有因為刻蝕機犯過難,因為我國的刻蝕機已經處在頂尖水平。其實我國的刻蝕機能夠領先全球要感謝一個人,那就是中微半導體公司的創始人尹志堯博士。他在國外留學取得物理化學博士學位後,全心投入到晶片的電漿蝕刻技術,通過近十年的努力,在掌握多種核心技術後回國成立了上海中微半導體設備有限公司,並且招納和培養了無數個半導體人才,為國家的半導體事業做出了巨大的貢獻。

更是在不久之前,全球首臺5nm刻蝕機就是由我國的中微半導體公司率先研發而出,目前已經和臺積電籤訂了合作協議,將批量性的提供5nm刻蝕機。這意味著我國在晶片製造上邁出了一大步,有了一定的話語權,但是我們仍然還不能驕傲,因為在光刻機領域上我們還在慢慢摸索。

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