第一,目前全球最先进的光刻机,已经实现5nm的目标。这是荷兰ASML实现的。
而ASML也不是自己一家就能够完成,而是国际合作才能实现的。其中,制造光源的设备来自美国公司;镜片,则是来源于德国的蔡司公司等。这也是全球技术的综合作用。
第二,中国进口最先进的光刻机,是7nm。
2018年,中芯国际向荷兰ASML公司定制了一台7nm工艺的EUV光刻机,当时预交了1.2亿美元的定金。请注意,当时这台机器还没有交付,而是下订单。
但国内市场上,其实已经有7nm光刻机。在2018年12月,SK海力士无锡工厂进口了中国首台7nm光刻机。海力士也是ASML的股东之一。
第三,目前国产最先进的光刻机,应该是22nm。
根据媒体报道,在2018年11月29日,国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制,光刻分辨力达到22纳米。
请注意该报道的标题:“重大突破,国产22纳米光刻机通过验收。”
也就是22nm的光刻机,已经是重大突破。
22nm的光刻机,关键部件已经基本上实现了国产化。“中科院光电所此次通过验收的表面等离子体超分辨光刻装备,打破了传统路线格局,形成一条全新的纳米光学光刻技术路线,具有完全自主知识产权。”
有关报道中的“全新的技术”,也就是中国科研工作者在关键部件完全国产化情况下,实现的这一次技术突破
中国和世界顶尖光刻机制造还有很大差距。
华为麒麟受制于人,中芯国际不堪大用,澎湃芯片久不见进展,虎愤芯片勉强能用。
实用更是有很远的路要走。
大家放平心态。
光刻机(Mask Aligner) 又名:掩模对准曝光机,曝光系统,光刻系统等,是制造芯片的核心装备。它采用类似照片冲印的技术,把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。
生产集成电路的简要步骤:
利用模版去除晶圆表面的保护膜。
将晶圆浸泡在腐化剂中,失去保护膜的部分被腐蚀掉后形成电路。
用纯水洗净残留在晶圆表面的杂质。
其中曝光机就是利用紫外线通过模版去除晶圆表面的保护膜的设备。
一片晶圆可以制作数十个集成电路,根据模版曝光机分为两种:
模版和晶圆大小一样,模版不动。
模版和集成电路大小一样,模版随曝光机聚焦部分移动。
其中模版随曝光机移动的方式,模版相对曝光机中心位置不变,始终利用聚焦镜头中心部分能得到更高的精度。成为的主流[1] 。
主要厂商
曝光机是生产大规模集成电路的核心设备,制造和维护需要高度的光学和电子工业基础,世界上只有少数厂家掌握。因此曝光机价格昂贵,通常在 3 千万至 5 亿美元。
光刻机的品牌众多,根据采用不同技术路线的可以归纳成如下几类:
高端的投影式光刻机可分为步进投影和扫描投影光刻机两种,分辨率通常七纳米至几微米之间,高端光刻机号称世界上最精密的仪器,世界上已有1.2亿美金一台的光刻机。高端光刻机堪称现代光学工业之花,其制造难度之大,全世界只有少数几家公司能够制造。国外品牌主要以荷兰ASML(镜头来自德国),日本Nikon(intel曾经购买过Nikon的高端光刻机)和日本Canon三大品牌为主。
位于我国上海的SMEE已研制出具有自主知识产权的投影式中端光刻机,形成产品系列初步实现海内外销售。正在进行其他各系列产品的研发制作工作。
生产线和研发用的低端光刻机为接近、接触式光刻机,分辨率通常在数微米以上。主要有德国SUSS、美国MYCRO NXQ4006、以及中国品牌。
; 国产芯中国“芯”!如果没有华为在通信科技领域的异军突起直接威胁到西方发达国家的核心利益,美国也不会如此丧心病狂的用一个国家的力量对付一个企业,当然我们老百姓也不会去关注芯片这个原本属于科技领域的事情。如今在中国的大街小巷和餐馆排挡,要说什么话题最火,那莫过于“华为5G”和“芯片”这两个话题了。
人们除了惊讶于我国的科技水平居然已经达到了这种地步的时候,也在为我国什么时候才能突破高端芯片的技术封锁而着急。毕竟我们很多人都知道,我国在错过了第一次、第二次工业革命之后,就落后挨打了两百多年的时间,所以每人都都很清楚下一波工业革命的重要性。恰好华为5G的全球领先让我们看到了中国不仅能够赶上第四次工业革命,甚至很大程度上还有引领第四次工业革命的可能,每个人都兴奋不已。
但是目前,我们不得不认识到我国在半导体集成电路方面还和西方发达国家及企业有着不小的差距。在这个节骨眼上,偏偏美国又开始歇斯底里的打击中国科技企业,企图拖慢整个中国的半导体领域发展进程,因此我们很着急,我国何时才能突破芯片的技术封锁呢?
当然,着急是不解决任何问题的,如果着急有用的话,还要那些科研工作者和科学家干什么呢?我们一方面在着急的同时,也得清楚的认识到,即便在西方国家合力封锁我国芯片技术的背景下,我国自己的科技企业,还是取得了突破性的研究结果。
比如我国现有享誉世界的北斗全球定位导航卫星,其中所用的三号芯片现在已经成功的打破了22nm的上限,上海微电子也在当前大背景下加班加点的研制出了能够生产22nm的光刻机。这个消息让全国的科技圈都十分的振奋。
国产光刻机突破22纳米,差距还很大,为啥科研人员如此兴奋?
有不明所以的网友会比较好奇,现在全球最顶尖的芯片是5nm制程技术,甚至连3nm制程的也已经在研发设计中,为什么我们才刚刚到22nm就让国内科研人员异常兴奋呢?原因其实很简单,打个比方在你极度饥饿的时候,别说给你一桌山珍海味了,就是给你一个平淡无奇的白面馒头你都能吃的津津有味!
在上海微电子技术取得突破之前,我国国产的光刻机一直停留在只能制造90nm制程的芯片。这次我国直接从90nm突破到了22nm也就意味着我国在光刻机制造的一些关键核心领域上已经实现了国产化。而自己掌握核心技术有多重要自然不言而喻,在突破关键领域以后,更高阶的光刻机的研发速度只会越来越快。国产光刻机突破封锁,成功研制22nm光刻机,中国芯正在逐渐崛起。
与此同时,西方发达国家的硅基芯片的制造已经接近了物理极限,“摩尔定律”正在逐渐的失效,我国的芯片技术又在不断的突围。此消彼长之下,我国芯片制造能力追平世界领先水平也只是时间问题而已,更何况我国也在同步研究更加具有竞争力的“碳基芯片”,如果一旦研制成功,我们甚至都不需要再依赖光刻机,那么西方国家的封锁手段也会随之土崩瓦解。
所以,我们不能只是干着急,对于我国的芯片领域发展,还是要充满信心的。
如果中国举全国力量研发芯片和研制光刻机,也需要10-20年左右。
在中国芯片制造被漂亮国“卡脖子”的时候,ASML总裁Peter Wennink曾经在一次科技会议上明确表示,“高端的EUV光刻机永远不可能(被中国)模仿。”虽然说,皮特老板的话听起来不太顺耳,甚至有些打击我们的积极性和自信心,但是不得不说,人家能说出这一番话来,肯定是有人家的底气的。
ASML的皮特老板还说:“因为我们是系统集成商,我们将数百家公司的技术整合在一起,为客户服务。这种机器有80000个零件,其中许多零件非常复杂。”据他介绍,许多企业专门为光刻机生产诸如镜头、反光镜和其他光学部件,目前为止,世界上的任何公司都不可能轻易地模仿制造。
实际上,许多网友对此言论是有些不屑一顾的,他们似乎觉得生产光刻机其实并不难,只要中国拿出当年自力更生地研发制造“两弹一星”的精神和意志来,那么,哪怕四处碰壁、困难重重,也一定能得偿所愿地制造出中国自主知识产权的光刻机来。
但是这样的说法,显然太过主观臆断。
无论如何,想要造出高精度、高可靠和高品质的光刻机,都不是一件容易的事。
就拿ASML公司来说,虽然是荷兰公司,但是背后却是美国资本的掌控。在全部数万个零部件中,有许多关键部件,都是来自美国和日本的高科技公司。而美国科技的领先,一方面是在大量资本投入下设计研发的先进,另一方面更是世界各国科技人才的趋之若鹜。
有财富、有资本,又有人才,点满了“科技树”的美国科技,自然在光刻机和芯片领域一往无前。
纵观短短几十年的芯片技术发展史,荷兰的ASML公司坚持技术整合,迎合客户需求,抓住了电脑、手机和数码产品水涨船高、突飞猛进的历史机遇,堪称是美日两国在半导体科技领域相互竞争的“幸运儿”。
就咱们国内的半导体行业来说,上海微电子的光刻机在2019年以前保持在90纳米左右,已经是国产光刻机的最高水平,但是在“卡脖子”事件之后,国产芯片制造产业显然得到了迅猛发展。据悉,上海微电子在两年内已经率先研发出28nm光刻机的先进技术,并有望尽快向企业交付。而中科院光电所已经研发出光刻分辨率达22nm的技术,但是研究归研究,想要量产出来,成千上万零部件的设计研发、制造整合,都会是层出不穷的大问题。
不管怎么说,上海微电子和中科院光电所能够研发出成熟可行的光刻机技术,值得我们每一个中国人庆贺,但是我们也要看到,国内光刻机和荷兰ASML光刻机,仍然有设计研发、零部件整合与制造工艺方面的巨大差距,而西方国家深耕细作几十年的技术壁垒和鸿沟,我们想要在两三年内寻求突破,无疑是比较困难的。
虽然说,研发国产芯片和研制国产光刻机是摆在华为“打工人”和我们每个中国人面前的“当务之急”,但是正所谓“欲速则不达”,在当前的形势下,我们既需要快马加鞭地加速追赶速度,也需要统筹兼顾国内半导体行业的发展现状。
或许等到某一天,咱们中国人就是“专治各种不服”,成功地凭借着顽强不屈的精气神和举国之力的众志成城,研发出了高精度光刻机,到那时候我们也必须牢记:再先进的光刻机,也是用来脚踏实地生产芯片,完善和改进我国的半导体产业链的,而不是摆出来“论功行赏”,给脸上“贴金”的。
因此,正常来说,就算是中国举全国力量研发芯片和研制光刻机,也需要10-20年左右。
如果心急火燎,抡圆了胳膊,一窝蜂地“大干快上”,很容易忽略科技发展的正常规律,反而会造成各种意想不到的问题。
但是就我个人来说,我当然希望光刻机的研发制造越快越好!
中国光刻机历程
1964年中国科学院研制出65型接触式光刻机;1970年代,中国科学院开始研制计算机辅助光刻掩膜工艺;清华大学研制第四代分部式投影光刻机,并在1980年获得成功,光刻精度达到3微米,接近国际主流水平。而那时,光刻机巨头ASML还没诞生。
然而,中国在1980年代放弃电子工业,导致20年技术积累全部付诸东流。1994年武汉无线电元件三厂破产改制,卖副食品去了。
1965年中国科学院研制出65型接触式光刻机。
1970年代,中国科学院开始研制计算机辅助光刻掩模工艺。
1972年,武汉无线电元件三厂编写《光刻掩模版的制造》。
1977年,我国最早的光刻机GK-3型半自动光刻机诞生,这是一台接触式光刻机。
1978年,1445所在GK-3的基础上开发了GK-4,但还是没有摆脱接触式光刻机。
1980年,清华大学研制第四代分步式投影光刻机获得成功,光刻精度达到3微米,接近国际主流水平。
1981年,中国科学院半导体所研制成功JK-1型半自动接近式光刻机。
1982年,科学院109厂的KHA-75-1光刻机,这些光刻机在当时的水平均不低,最保守估计跟当时最先进的canon相比最多也就不到4年。
1985年,机电部45所研制出了分步光刻机样机,通过电子部技术鉴定,认为达到美国4800DSW的水平。这应当是中国第一台分步投影式光刻机,中国在分步光刻机上与国外的差距不超过7年。
但是很可惜,光刻机研发至此为止,中国开始大规模引进外资,有了"造不如买”科技无国界的思想。光刻技术和产业化,停滞不前。放弃电子工业的自主攻关,诸如光刻机等科技计划被迫取消。
九十年代以来,光刻光源已被卡在193纳米无法进步长达20年,这个技术非常关键,这直接导致ASML如此强势的关键。直到二十一世纪,中国才刚刚开始启动193纳米ArF光刻机项目,足足落后ASML20多年。