中國光刻機的現狀和發展,與國外還有哪些差距?

文章推薦指數: 80 %
投票人數:10人

首先,普及一下光刻機與蝕刻機:

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。

Photolithography(光刻) 意思是用光來製作一個圖形(工藝);

在矽片表面勻膠,然後將掩模版上的圖形轉移光刻膠上的過程將器件或電路結構臨時「複製」到矽片上的過程

蝕刻機 (etching machine) 可以分為化學蝕刻機及電解蝕刻機兩類。

在化學蝕刻中是使用化學溶液,經由化學反應以達到蝕刻的目的,化學蝕刻機是將材料用化學反應或物理撞擊作用而移除的技術




刻蝕相對光刻要容易。

光刻機把圖案印上去,然後刻蝕機根據印上去的圖案刻蝕掉有圖案(或者沒有圖案)的部分,留下剩餘的部分。

光刻機,被譽為人類20世紀的發明奇蹟之一。

我們日常使用手機的CPU製造工藝都離不開光刻機。

各位可以百度一下原理,光刻機就是放大的單反,光刻機就是將光罩上的設計好集成電路圖形通過光線的曝光印到光感材料上,形成圖形。

最核心的就是鏡頭,這個不是一般的鏡頭,可以達到高2米直徑1米,甚至更大。

目前業績有5家公司分別是荷蘭的ASML、日本的Nikon、日本的cannon、美國的ultratech以及我國的SMEE

光刻機被業界譽為集成電路產業皇冠上的明珠,研發的技術門檻和資金門檻非常高。

也正是因此,能生產高端光刻機的廠商非常少,到最先進的14nm光刻機就只剩下ASML,日本佳能和尼康已經基本放棄第六代EUV光刻機的研發。

目前,光刻機領域的龍頭老大是荷蘭ASML,並已經占據了高達80%的市場份額,壟斷了高端光刻機市場——最先進的EUV光刻機售價曾高達1億美元一台,且全球僅僅ASML能夠生產。

Intel、台積電、三星都是它的股東,重金供養ASML,並且有技術人員駐廠,Intel、三星的14nm光刻機都是買自ASML,格羅方德、聯電以及中芯國際等晶圓廠的光刻機主要也是來自ASML。

相比之下,國內光刻機廠商則顯得非常寒酸,處於技術領先的上海微電子裝備有限公司(SMEE)已量產的光刻機中性能最好的是90nm光刻機,製程上的差距就很大……國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口。

這不僅使國內晶圓廠要耗費巨資購買設備,對產業發展和自主技術的成長也帶來很大不利響——ASML在向國內晶圓廠出售光刻機時有保留條款,那就是禁止用ASML出售給國內的光刻機給國內自主CPU做代工——只要中芯國際、華力微等晶圓廠採購的ASML光刻機,雖然不影響給ARM晶片做代工,但卻不可能給龍芯、申威等自主CPU做代工、商業化量產。

即便是用於科研和國防領域的小批量生產,也存在一定風險——採用陶瓷加固封裝、專供軍用的龍芯3A1500和在黨政軍市場使用的龍芯3A2000,只能是小批量生產,而且在宣傳上也只能含糊其辭的說明是境內流片……這很大程度上影響了自主技術和中國集成電路產業的發展。

參見瓦森納協議(THE WASSENAAR ARRANGEMENT - DUAL-USE LIST - CATEGORY 3 - ELECTRONICS)在納斯達克上市的中芯國際都沒辦法搞到最先進位程的光刻機,只能去以色列拆二手生產線,甚至買二手設備都必須向美帝商務部申請經驗證最終許可用戶名單,明令禁止給國內研究所流片,誰讓我朝是人家的頭條競爭對手呢?

荷蘭光刻機巨頭ASML:

ASML (全稱: Advanced Semiconductor Material Lithography,ASML Holding N.V),中文名稱為阿斯麥(中國大陸)、艾司摩爾(台灣)。

是總部設在荷蘭Veldhoven的全球最大的半導體設備製造商之一,向全球複雜集成電路生產企業提供領先的綜合性關鍵設備。

ASML的股票分別在阿姆斯特丹及紐約上市。

另外,ASML的大股東是英特爾,三星和台積電(TSMC)。

光刻機高端市場就ASML一家獨大,尼康和佳能已退出高端光刻機市場。

ASML鏡頭德國Carl Zeiss(卡爾蔡司),光源美國Cymer(於2012年10月被ASML收購)。

目前最新的是ASML第二代EUV(極紫外光)光刻機 每台售價超1億美金,不過對大陸禁售。

EUV光刻機

日本的Nikon和Canon:

尼康作為世界上僅有的三家能夠製造商用光刻機的公司之一,似乎在這個領域不被許多普通人知道,許多人只知道尼康的相機做的好,卻不知道尼康光刻機同樣享譽全球。

光刻機作為整個集成電路製造最關鍵的設備,其設備的性能直接影響到整個微電子產業的發展。

全球目前最先進的沉浸式光刻機也只有ASML、尼康和佳能三家能夠生產,單台價格高達幾千萬美元。

荷蘭ASML公司從2011年起已經壟斷了高端晶片曝光機市場,也控制了中低端晶片曝光機市場80%的份額,同時擁有整個晶片曝光機市場105%的利潤(因為尼康是虧損的),今年ASML的壟斷格局更加明顯了,佳能 識時務,2008年開始逐步退出晶片曝光機業務,停止虧損,專注於印表機業務。

日本最大財團三菱集團不甘心失去這個領域的產能,竭盡全力支撐尼康的晶片曝光機,虧損也不願意退出,不過結果是越陷越深。

尼康的晶片光刻機就在逐漸衰落,荷蘭ASML一步步占據市場統治地位,尼康光刻機唯一剩下的優勢就是同類機型價格不到ASML的一半。

但給予尼康致命一擊的還是英特爾,在新製程中停止採購尼康的光刻機,我所了解的所有主流半導體產線中只有少數低階老機齡的光刻機還是尼康或者佳能的。

畢竟現在英特爾,三星和台積電都成為ASML的股東了。

根據 《路透社》 的報導,日本光學大廠尼康 (Nikon)於24日表示,已對荷蘭半導體設備大廠艾司摩爾 (ASML Holding NV) 和合作夥伴卡爾蔡司 (Carl Zeiss AG) 提起法律訴訟,並表示 ASML 及 Carl Zeiss 兩家公司在未經 Nikon 的許可下將其微影 (lithography) 技術專利用於光刻機上,並運用在半導體製造業中。

國產光刻機:

中國目前在做光刻機的有幾家

上海微電子裝備有限公司

中子科技集團公司第四十五研究所國電

合肥芯碩半導體有限公司

先騰光電科技有限公司

無錫影速半導體科技有限公司


上海微電子裝備有限公司已經量產的是90納米,

中子科技集團公司第四十五研究所國電已經量產的是1500納米

合肥芯碩半導體有限公司已經量產最先進的是200納米

先騰光電科技有限公司已經量產的是800納米

無錫影速半導體科技有限公司 200納米

目前技術領先的是上海微電子裝備有限公司(SMEE),國家科技重大專項」極大規模集成電路製造裝備與成套工藝專項」(02專項)的65nm光刻機研製,目前正在進行整機考核。

65納米到32納米的具體技術分析:光刻機技術在90納米是一個技術台階,邁過90納米那麼很容易做到45納米,也就是你可以做65納米的光刻機,那麼對65納米的進行升級可以做到45納米。

45納米又是一個技術台階。

邁過45納米的那麼就可以升級到22納米比較容易。

22納米也是一個台階。

邁過22納米的,升級到14納米不難。

中國目前有90納米。

用90納米的升級到65納米不難。

但是45納米就是一個技術台階了。

45納米的研發比90納米的和65納米難很多。

如果解決了45納米那個可以升級到32納米不難。

但是下一步升級到22納米,不能直接45納米升級到22納米了。

22納米用到了很多新的技術。

中國16個重大專項中的02專項提出光刻機到2020年出22納米的。

2015年出45納米的並且65納米的產業化。

下面具體說一下45納米的。

因為目前主流的光刻機。

包括32納米的還有28納米基本都是在45納米的侵入深紫外光刻機上面改進升級來的。

所以中國掌握45納米的很重要。

65納米的在90納米上面升級物鏡到1.2口徑就可以了。

45納米光刻機是一個很重要的台階,達到這個水平後,在45納米光刻機上面進行物鏡和偏振光升級可以達到32納米。

經過多年潛心攻關,中國終於取得了重要突破:

2017年3月11日央視《中國「芯」力量》介紹了中國在半導體設備和半導體原材料上取得的成績和進步。

其中,最引人矚目的莫過於中國企業在刻蝕機上取得的成績——16nm刻蝕機實現商業化量產並在客戶的生產線上運行,7-10nm刻蝕機設備可以與世界最前沿技術比肩。

更加令人振奮的是中國研發的5納米晶片刻蝕機,也就是5納米晶片製造設備成功問世。

剛看到嚇我一跳,點開仔細看了一下是半導體刻蝕機,不是半導體光刻機。

有進步值得鼓勵,但是核心技術設備半導體光刻機還得加油啊,任重而道遠啊。

中國信息產業和軍備心臟的命運絕對不能掌握在外國人手中,這是所有中國人的共識。

近年來中國不斷發力在晶片產業的進步有目共睹,這款5納米晶片製造設備的研發成功更是一舉打破了歐美壟斷真的非常振奮人心。

目前我們已經看到了可喜變化,華為有了自己的核心晶片。

中微研發的介質刻蝕機是半導體生產設備中關鍵核心裝備之一,市場一直為美日等企業壟斷。

中微刻蝕機的研發成功,填補了國內空白,在技術上實現突破,跟上國際技術發展步伐,明顯提升我國半導體設備產業的技術能級,並可改變我國集成電路生產企業受制於人的局面,對於搶占未來經濟和科技發展制高點、加快轉變經濟發展方式、實現由製造業大國向強國轉變具有重要戰略意義。

海思麒麟

祖國加油,希望在未來。

希望不久的將來,中國的所有先進軍備都能用上中國芯,徹底解決芯病!


請為這篇文章評分?


相關文章 

晶片製造到底有多難?看這篇就夠了

今年4月中興事件引發了全民對國產晶片的關注。據數據統計,2017年國內集成電路進口額仍高達2601.4美元,進出口逆差更是達到了1932億美元。顯然,中國目前對於國外晶片的依賴程度依然很高。晶片...

沒有EUV 中國如何實現半導體產業強國之夢?

國際半導體製造龍頭三星、台積電先後宣布將於2018年量產7納米晶圓製造工藝。這一消息使得業界對半導體製造的關鍵設備之一極紫外光刻機(EUV)的關注度大幅提升。此後又有媒體宣稱,國外政府將對中國購...

一篇讀懂國產半導體設備現狀!

來源:國君電子 王聰/張天聞國君機械 黃琨/韋鈺核心要點: 半導體產業之風已至,政策環境利好國內半導體設備企業。在全球半導體產業向大陸轉移的過程中,半導體設備國產化具有重要戰略意義。在國家政策與...

中國半導體設備,進擊的帶頭大哥

5月17日,方華創收到了02國家科技重大專項批覆的3個項目經費。這三個項目分別是:"14nm立體柵等離子體刻蝕機研發及產業化"項目,經費資金9423萬元;"28-14nm原子層沉積系統(ALD)...