; 在新能源飞速发展和产品智能化的大背景下,高科技进入蓬勃发展阶段,所有高科技产品最不可或缺的核心部件就是芯片了。作为以智能手机为主要业务的
华为
,对芯片的需求量更是巨大。
大家都知道生产芯片最重要的器械就是
光刻机
,但由于受到来自
漂亮国
的制约,“实体清单”规则被修改后,
ASML
因为生产光刻机的技术有一部分来自于漂亮国,受此影响,连带着芯片代工厂也无法为华为公司提供芯片代工服务。
华为现在最先进的芯片是采用台积电5nm工艺制作的
麒麟9000芯片
,但随着“限制令”的制约,
麒麟9000
芯片的库存正在一天一天减少,在无法获得5G芯片的情况下,华为只能采用
高通
的4G芯片,没有
5G
芯片的支持,华为的5G手机只能当成4G来用,也因此,华为的手机业务受到了重创。
事实上,不仅是华为,我国其他高科技企业现在都处于“缺芯”状态。如果要解决“缺芯”难题,首先我们就要解决光刻机的自产自研问题。
中科院
立功了
为了实现我国高端光刻机的国产化,中科院长光所、上光所联合光电研究院在2009年,启动了“高NA浸没光学系统关键技术研究”,进行高端光刻机的攻坚。该项目于2017年在长春国科精密验收,曝光光学系统研发核心的骨干人员也在同年间转入长春国科精密继续钻研光刻机技术难题。
在此之后,国望光学引入
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
,以及
上海光学精密机械研究所
推动国产光刻机核心部件生产。在2016年,国望光学研发出90nm节点的ArF投影光刻机曝光光学系统,之后将继续向28nm节点ArF浸没式光刻曝光学系统研发进攻。
长春国科经济在2018年也传来好消息,攻克了高NA浸没光学系统的关键技术研究。这也是我国实现完全拥有自主知识产权的高端光刻机曝光光学系统的标志。这些成就的达成都离不开中科院的技术支持,可以说中科院立了大功了。
为什么要花费那么大的精力去研发曝光光学系统呢?这对光刻机的制造很重要吗?这我们就要从光刻机的工作原理说起了。光刻机又叫掩模对准曝光机,它的工作原理简单地说类似于照片冲印的技术。
光刻的过程就是在制作好的硅圆晶表面涂上一层光刻胶,然后通过紫外线或深紫外线透过
掩膜
版,把上面的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上,在
光刻胶
的覆盖下,这些被光线照射到的部分会被腐蚀掉,而没有被照射到的部分就会被保留下来,形成我们所需要的电路结构。所以曝光系统可以说是光刻机的核心组成之一。
国产光刻机正式传来好消息
根据国望光学在发出的公示,
投影光刻机曝光光学系统将应用于28nm芯片的批量生产当中。
在这之前,我国只能制造出用于90nm制程的光刻机,但随着这两项技术的突破,我国对于28nm光刻机制程实现了突破性的进展。
28nm芯片有着比90nm芯片更加优越的性能,用途也更加广泛,尤其是对于新能源产业,如新能源汽车或者智能家居产业填补了对于28nm芯片缺失的空缺。
此外,根据媒体消息,上海微电子也做出披露,在2021到2022年将会交付出第一台28nm工艺的国产沉浸式光刻机。这表明我国完全能实现28nm芯片自由。拥有完整的知识产权和自主产业链,就无畏海外市场在芯片上对我们“卡脖子”了。
虽然28nm芯片已经能满足大部分的生产需求,但是对于华为这些手机厂商和其他一些国产芯片来说,28nm的精度还是不够用的,接下来我国的下一步目标便是进行5nm制程光刻机的攻克,手机对于芯片的精度要求要更高,所以目前我国还是不能停下研发的脚步。
虽然目前我国还没研发出5nm制程的光刻机,但已经可以制造出5nm制程的刻蚀机了,这对于我国芯片发展也是一个鼓励性的好消息。
成果是喜人的,但如果拿来与世界上最先进的7nm制程光刻机比的话还是远远不够的,国产化光刻机的道路还要走很远。
是90纳米。
查询官网可以知道,如今最先进的光刻机是600系列,光刻机最高的制作工艺可以达到90纳米。但是相比于荷兰ASML公司旗下的EUV光刻机,最高可以达到5纳米的工艺制作。
而且即将推出3纳米工艺制作的芯片。但是据相关信息透露,预计我国第一台28纳米工艺的国产沉浸式光刻机即将交付。尽管国产光刻机仍与ASML的EUV光刻机还有很大的距离,虽然起步晚,但是国人的不断努力,仍会弯道超车。
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光刻机目前一直处于垄断地位,在光刻机领域,最有名的就要提到ASML公司了,它是一家荷兰的公司。最初光刻机领域比较厉害的两个国家是荷兰和日本,而在2017年之后,ASML联合台积电推出了光源浸没式系统开始,将日本企业甩开距离,从此稳坐头把交椅的宝座。技术一直处于垄断地位。
一台顶级的光刻机需要各种顶级的零件支持,而这些零件大部分都来自西方的国家。而这些基本上都是禁止对我们国家出口,因此我国光刻机技术受到限制。前段事件美国制裁华为,不允许世界上任何一个国家给华为提供技术,华为虽然可以设计芯片,但是设计芯片的高端软件还主要依赖于海外。
近日,有传言称,全国产28纳米产线已经量产,为华为代工的芯片也已经流片成功, 这可能吗?
中芯国际有28纳米生产线,都基本都是美国或者其它国家的半导体生产设备,这肯定受制于人,所以,纯国产的28纳米生产线当然好,其中最重要的是光刻机。
按照上述传言的说法,那就是中国研发成功了28纳米光刻机。实际当然不是如此。中国光刻机技术最强的上海微电子,目前只研发出90纳米的光刻机,一直想研发制造28纳米芯片的光刻机,预计2021年会交货,但最起码2022年才能在芯片厂达成量产。即便如此,上海微电子的这个光刻机技术也不能完全“去美”化。
但为何会有中国研发成功28纳米光刻机的传言呢?是因为最近有另外一个传言,即中国最大电子企业集团公司之一、中国电科推出了28纳米离子注入机,名称像是针对28纳米生产的,但离子注入机和光刻机还不是一回事。
决定芯片良品率高低的因素有很多,最重要的光刻机,而光刻机的一个环节又是离子注入环节。而在离子注入环节中担任“总指挥”的是离子注入机。
离子注入机在芯片制造过程中主要负责对芯片进行电离子改造,按照预定方式改变材料的电性能。在光刻机对芯片进行曝光生产前,离子注入机对硅片进行不同元素掺杂,能够提高芯片的集成度、良品率和寿命。简单来说,离子注入机在芯片制程中起到了优化硅片、提高芯片性能的作用。
我国以前在离子注入机技术方面也很差,这就对光刻机的研发有很大制约,所以,搞定了28纳米离子注入机技术,对研发28纳米光刻机有利,但不能等同于光刻机。
一个光刻机最起码几万个零部件,据悉,离子注入机技术只占光刻机技术的3%左右。
来源是荷兰阿斯麦尔公司的光刻机。
中芯国际14nm光刻机的来源是荷兰阿斯麦尔公司。准确点说并不是14纳米,而是28纳米光刻机,14纳米是中芯国际的量产芯片制程,而不是光刻机的精度。作为duv光刻机最高也就是28/22纳米精度。荷兰阿斯麦尔光刻机目前几乎处于全球垄断地位,市场占有率高于90%,中芯国际的光刻机也是荷兰阿斯麦尔公司的。