近两年,我国半导体行业的发展速度很快,但和美国等 科技 巨头相比较,技术仍是落后别人,但是国内产生所自研的技术、设备都能达到世界领先水平。最成功的案例莫过于蚀刻机设备,国内芯片企业所自研的蚀刻机已打破海外的技术垄断。
很多人都不清楚,蚀刻机的重要性并不低于光刻机,两者皆是生产高端芯片的重点设备。
但是,我国的光刻机设备一直处于十分落后的状态,很难让国内半导体厂商生产出高端芯片工艺。而蚀刻机在我国却是特别先进,用于下一代新高端工艺芯片生产,也是绰绰有余。
据了解,中微半导体的所自研的高精度蚀刻机已达到5nm,是国内半导体高端设备的顶尖存在,更是国际半导体行不可忽视的力量。在全球半导体设备企业满意度调查中,中微半导体公司排进世界第三,这也说明很多客户对于中微半导体产品是非常认可的。
要知道,中微半导体之所可以取得今日的巨大成就,完全离不开中微半导体创始人尹志尧,尹志尧拥有200多项各国专利和86项美国专利,而在美国硅谷也是具有一定影响力的华人之一。60岁时的尹志尧身披荣誉,决定携带团队回国创业。
尹志尧携团队回国,创办了中微半导体公司,并且展开对蚀刻机设备的研发,仅仅几年时间,中微半导体企业便自研出第一代介质刻蚀机,该蚀刻机采用单独操作双反台,该设备相比其它蚀刻机效率提升了30%,中微半导体也在市场上获得了好名声。
随着中微半导体的创新技术不断产出,在一段时间当中,中微半导体毅然遭到了美国技术的封锁,直到2015年期间,美国才放弃对中微半导体公司的技术封锁。
中微半导体成立的第11年,中微半导体再次自研出首台最先进的5nm刻蚀机,自此,中国的5nm蚀刻机在全球确立了5nm刻蚀机技术的地位领先。
现如今的中微半导体5nm蚀刻机设备已和台积电等芯片代工企业采购,目前,对于国内的芯片产业链来看,中微半导体已经可以长久的供应技术维持。
对于中微半导体公司的未来发展你怎么认为?
芯片研发设计容易,生产制造就难了。
数据显示,全球很多厂商都能够自研芯片,因为ARM有公版架构,只要获得授权,就能够在ARM公版架构的基础上研发芯片,相对容易些。
要知道,即便是苹果、高通、三星以及联发科这些芯片巨头,也都是在ARM的基础上研发设计芯片。
但芯片生产制造就难了,其不仅投资高、技术门槛高,关键是收益慢,需要一个周期,所以很多厂商都不愿意进入芯片制造领域内。
在全球范围内,能够生产制造芯片的企业本身就不多,但能够生产14nm以下制程的芯片企业,更是屈指可数,能够量产7nm以下的芯片企业,目前只有三星和台积电。
也就是因为先进制程的芯片生产难度高,美国限制台积电、三星等使用美国技术的企业自由出货,给华为带来了一些问题。
否则余承东也不会表示,压力很大,麒麟9000或无法生产,而任正非更不会发出“向上突破天 向下扎到根”的呼声。
美国修改规则后,国内厂商的目光都投向了中芯,原因是中芯在是全球范围内,是少数能够量产14nm制程芯片的厂商之一。
据悉,28nm以上工艺被称为成熟工艺,而14nm(含14nm)被称为先进工艺。
最主要的是,中芯在3年时间内,完成了5世代的芯片开发任务,从28nm进入到14nm时代,用梁孟松的话说就是,中芯用3年时间走完了别人10年道路。
不仅如此,梁孟松还表示,中芯14nm芯片的良品率已经到业内水准,N+1工艺的芯片,已经开始规模量产。
而7nm芯片的开发任务已经完成,将会在今年4月份风险试产。
但也没有想到的是,就在中芯技术快速发展之际,突然传来梁孟松递交了辞职的消息。
消息称,梁孟松在得知蒋尚义重回中芯,并出任副董事长的情况下,其向董事会递交了辞职。随后,中芯方面发表消息称,正在核实梁孟松辞职的真实意愿。
要知道,梁孟松一旦辞职,对中芯损失很大,毕竟梁孟松带领中芯,在3年时间内完成了5个世代的开发任务,从28nm进步到7nm。
但庆幸的是,新消息正式传来,中芯也正式确认了,根据中芯公布的最新董事名单显示,梁孟松仍担任联席 CEO。
也就是说,梁孟松并没有离开中芯,仍担任中芯联席CEO,也将继续带来研发团队进行芯片制造技术的突破。
根据中芯梁孟松给出的消息可知,7nm制程的芯片,预计在今年4月份风险试产。
而5nm等更先进制程的芯片,最艰难的八项工作已经展开,有了EUV光刻机就能够全面展开研发工作。
如今,梁孟松仍旧担任联席CEO,这意味着,先进制程芯片的开发任务将继续开展。
另外,蒋尚义已经重新回归中芯,根据中芯方面给出的消息,蒋尚义回归,将就EUV光刻机与ASML展开谈判,争取EUV光刻机早日到货。
其实,中芯早已经全款订购了一台EUV光刻机,但由于ASML方面的原因,导致该光刻机迟迟没有到货。
如今,蒋尚义回归,再加上,ASML已经明确表态,要加速在国内市场布局。
另外就是,ASML也将在2021年和2022年分别推出新一代EUV光刻机和NA EUV光刻机,让中芯订购的EUV光刻机实现发货的希望大大提升了。
也就是说,一旦EUV光刻机到货,5nm、3nm芯片的开发任务就能全面展开,所以说5nm、3nm芯片制造有戏了。
半导体制造设备和材料是半导体行业最上游的环节。目前来看,集成电路设备制造是中国芯片产业链中最薄弱的环节。经过20多年的追赶,中国与世界在芯片制造领域仍有较大差距。虽然中国在该领域整体落后,但刻蚀机方面已在国际取得一席之地。
全球半导体设备市场的后起之秀
随着近些年 社会 对集成电路的重视和大批海外高端人才的回归,我国的集成电路在这几年出现了飞速的发展。在IC设计(华为海思)、IC制造(中芯国际)、IC封测(长电 科技 )、蚀刻设备(中微半导体)上出现了一批批优秀的企业。
1、半导体设备
我们的主角中微半导体所在的领域就是半导体设备细分行业,这个行业主要有两种半导体设备,一是光刻机,一个是刻蚀机。中微是以刻蚀机为主要设备的供应商,去年12月公司自主研制的5nm等离子体刻蚀机正式通过台积电验证,将用于全球首条5nm制程生产线。
芯片,这个从前被戏称为:除了水和空气,其他都是进口的行业。最近中美贸易战的焦点就是在芯片领域,美国政府对华为的封锁就是下令美国供应商没有经过国会批准不准买给华为芯片。这也是我们非常气愤的地方,为什么中微半导体有了最先进的设备还是会受人制肘呢?
主要是我国的短板在于光刻机,与国外先进技术有非常大的差距。为什么刻蚀机技术那么好,不能弥补这个短板吗?这就是光刻机和蚀刻机的不同,有一部分人把蚀刻机与光刻机搞混。其实两者的区别非常的大,光刻机是芯片制造的灵魂,而蚀刻机是芯片制造的肉体。
光刻机把电路图投影到覆盖有光刻胶的硅片上面,刻蚀机再把刚才画了电路图的硅片上的多余电路图腐蚀掉。光刻机把图案印上去,然后刻蚀机根据印上去的图案刻蚀掉有图案(或者没有图案)的部分,留下剩余的部分就是集成电路。所以说这是两个过程要用到的设备,而且这两个过程是连续的。
我国光刻机的最高水平是上海微电子的90nm制程,世界顶尖的光刻机是ASML的7nm EUV光刻机,ASM已经开始研制5nm制程的光刻机。相对来说,我国在光刻机制造领域与国际先进水平有很大的差距,高端光刻机全部依赖进口。只能说我国的刻蚀机技术领先,中微半导体的介质刻蚀机、硅通孔刻蚀机位于全球前三。但是在整个产业链的产能和技术上,与一些大型的企业差距非常的大,所以在中美贸易战中显得很吃亏。
那我们说完了中微半导体这个单独的行业领域,现在放眼整个行业,来看看半导体设备到底在这个行业中扮演者什么角色?
2、半导体产业
半导体的发展是越来越集成化,越来越小。从早期的电子管到现在的7nm器件,一个小小的芯片上需要有几百个步骤和工艺,显示出高端技术的优越性。也正是这样的行业特点,导致整个行业非常依赖技术的创新。而半导体设备是制作芯片的基石,没有这一块芯片不可能出现。
可以看到虽然产值低,但是缺这个还真的没办法发展下游。这也是贸易战在芯片领域为什么大打出手的原因,没有先进的技术,很难发展非常广大的信息系统。可以说这一行创造的价值并不高,但是不能缺少,是高端技术的积累。
大国重器:7nm芯片刻蚀机龙头
在技术含量极高的高端半导体产业中,能与美欧日韩等国际巨头同台较量的中国企业凤毛麟角,而中微半导体是其中一家。中微半导体是一家以中国为基地、面向全球的高端半导体微观加工设备公司,主要从事半导体设备的研发、生产和销售。而要了解中微这家公司,先不得不介绍一下公司创始人尹志尧。
尹志尧是一个颇具传奇色彩的硅谷技术大拿。
1980年赴美国加州大学洛杉矶分校攻读物理化学博士,毕业后进入英特尔中心研究开发部工作,担任工艺程师;1986年加盟泛林半导体,开发了包括Rainbow介质刻蚀机在内的一系列成功的等离子刻蚀机,使得陷入困境的泛林一举击败应用材料,跃升为全球最大的等离子刻蚀设备制造商,占领了全球40%以上的刻蚀设备市场。
以此同时,泛林与日本东京电子合作,东京电子从泛林这里学会了制造介质等离子体刻蚀机,复制其Rainbow设备在日本销售,后来崛起为介质刻蚀的领先公司。
1991年,泛林遭老对手美国应用材料挖角,尹志尧先后历任应用材料等离子体刻蚀设备产品总部首席技术官、总公司副总裁及等离子体刻蚀事业群总经理、亚洲总部首席技术官。
为了避免知识产权风险,尹志尧从头再来,用不同于泛林时期开发的技术,研发出性能更好的金属刻蚀、硅刻蚀和介质刻蚀设备,应用材料再次击败泛林,重返行业龙头地位,到2000年,应用材料占据了40%以上的国际刻蚀设备市场份额。
目前全球半导体刻蚀设备领域三大巨头——应用材料、泛林、东京电子,都与尹志尧的贡献密切相关。
2004年8月,已年届六旬的尹志尧带领15名硅谷资深华裔技术工程师和管理人员回国,创立了中微半导体,并在短短数年之间崛起为全球半导体设备领域的重要玩家。
中微从2004年创立时,首先着手开发甚高频去耦合的CCP刻蚀设备Primo D-RIE,到目前为止己成功开发了双反应台Primo D-RIE,双反应台Primo AD-RIE和单反应台的Primo AD-RIE三代刻蚀机产品,涵盖65nm、45nm、32nm、28nm、22nm、14nm、7nm到5nm关键尺寸的众多刻蚀应用。
从2012年开始中微开始开发ICP刻蚀设备,到目前为止己成功开发出单反应台的Primo nanova刻蚀设备,同时着手开发双反应台ICP刻蚀设备。公司的ICP刻蚀设备主要是涵盖14nm、7nm到5nm关键尺寸的刻蚀应用。
这里面看起来是几个似乎不起眼的数据,但里面蕴含了满满的技术含量。而中微到底是否掌握了5nm刻蚀技术,一时间众说纷纭。如今,中微半导体与泛林、应用材料、东京电子、日立4家美日企业一起,组成了国际第一梯队,为全球最先进芯片生产线供应刻蚀机。
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美国政府以一国之力打压华为公司的消息,经媒体报道之后,相信大家都非常了解华为目前面临的处境了,但最近中科院率先牵头,将要强势入局芯片领域的消息,也让大家都松了一口气,甚至有媒体报道说,目前中科院已经突破了5毫米的激光光刻机技术,那这是真的吗?对于中科院的 科技 实力,大家还是比较相信和认同的,但是在这么短的时间里就突破这么尖端的高 科技 技术,显然是有些媒体哗众取宠,有些不切实际的报道。以我国现有的科研水平,若想完全突破5毫米光刻机技术,恐怕都还有很长一段路要走,更别说突破5毫米激光光刻机技术了,任何一项科研项目都需要时间的积累,实践的反复研究,经过不懈的努力,才能够最终达成。
就目前而言,中国虽然有最聪明勤奋的科学研究工作者,也还没有攻克5毫米的光刻机技术。世界上目前能够生产和制造最为先进的EUV光刻机,是荷兰的ASML.公司,原本中国几年前就打算从该公司购入光刻机,但是因为美国方面的种种阻挠,这件事情最终变得不了了之。而美国这种“强盗“行径,也让许多中国人看清了美国的真正丑恶面目,也激起了许多国人的愤慨和爱国情绪。
不过好消息是,中科院的科学家目前正准备“换条赛道”,开始研究“碳基芯片”,相比于传统的硅材料芯片,碳基芯片的好处就在于不需要光刻机,采用的是石墨烯材料,其各方面性能都比硅材料要领先许多,但是否可以行得通还是一个未知数,但是作为科学道路上的先行者,相信中国科学家们也深深知道开拓和创新才是他们前行的动力,虽然道路异常艰难,他们也一定会想办法克服的。
因此,对于那些报道不实消息的新闻媒体,大家千万不要相信,尤其是那些妄言激光光刻机横空出世,从此告别荷兰制造的报道,要坚决给予抵制。但同时也要相信我国科学家的科研实力,虽然目前距离突破5毫米的芯片技术,以及与其他国家的 科技 水平还有很大的差距,但随着国家层面的重视,在众多科研工作人员的共同努力下,一定会有质的飞跃和提升。对此,大家怎么认为呢?
在芯片的生产过程中,光刻机是关键设备,而光刻则是必不可少的核心环节。光刻技术的精度水平决定了芯片的性能强弱,也代表了半导体产业的完善程度。我们国内一直希望在这方面取得领先的地位,但是结果却不尽人意。
其实光刻机之所以这么难造,就是因为光刻技术实在是太复杂了,不仅需要顶尖的光源条件,还对精度有着近乎苛刻的要求。目前,全球光刻技术市场基本上被美日两国垄断了,而我们国内正在努力攻克其中的技术难点。
那么光刻到底是一项怎样的工作呢?为什么能难倒这么多国家?大家都知道,芯片的衬底是半导体晶圆,而光刻就是在晶圆上制备芯片的第一步。在光刻过程中,有一项非常重要的材料,名为光掩膜,没有它也就无法将集成电路刻画在晶圆上。
而且光掩膜也有高中低端的层次之分,通过高端光掩膜生产出的芯片更加先进,而低端的就只能用于生产普通芯片了。显然,高端光掩膜也是各个国家青睐的对象,但是这种材料的制备难度非常高,如果精度达不到要求,那么想要突破绝非易事!
就目前的情况来看,国内在光掩膜市场还对国外进口存在一定的依赖,但是随着中科院的突破,这种依赖正在慢慢减轻,以后将会彻底消失。那么如今国内的光刻技术到底达到了何种水平呢?
在讨论这个问题之前,我们先来看看中科院传出的消息,它被很多人过分甚至是错误解读了。今年7月份,中科院发表了一篇论文,研究内容是5nm光刻制备技术,而大部分人都以为这标志着中科院突破到了最先进的5nm极紫外光刻技术。
但是事实却并非如此,据后来该论文的通讯作者刘前在接受媒体采访时表示,中科院研究的5nm光刻制备技术针对的是光掩膜的生产,而不是光刻机用到的极紫外光。也就是说,中科院发表论文不等同于国产光刻机技术达到了5nm水平。
对此,很多国人都在想,难道国产5nm光刻技术不存在?从某种意义上来说,现在这个问题的答案是肯定的,国产5nm确实还遥遥无期。此外,中科院紧急辟谣:5nm光刻技术根本不现实,国产水平只有180nm!
从5nm一下子掉到180nm,这个落差让很多人都接受不了。但需要知道的是,180nm才是国产光刻机技术的真实水平,就算不愿意承认,也必须得面对。如果连自身的不足之处都无法面对,那么何谈攻克技术难题?何谈突破?
毫无疑问,180nm还处于比较落后的状态,这也是国产芯片迟迟无法崛起的主要原因。光刻技术作为光刻机的核心动力,我们国内肯定不会轻易放弃,现在是180nm不代表以后也是180nm,现在无法突破到5nm也不代表以后突破不了!
所以说,我们应该对国产技术和半导体芯片充满信心,只有相信自己,才能不断地自我突破。而且最近一段时间,国内传来了很多好消息,光刻技术也不急于一时。
举个简单的例子,华为旗下的海思半导体正在转型为IDM模式的企业,不仅要掌握芯片设计技术,还准备进军芯片制造市场,成为像三星那样的巨头。此外,华为也宣布了全面布局光刻机的决定,有了它的加入,国产光刻技术将迎来更大的希望!
一项技术就算再难也有一定的限度,但是科研人员的智慧是无限的,所以在国内这么多科研工作者的共同努力下,再难的技术都会被攻克,光刻和光刻机也不例外。相信以后国内一定能实现技术崛起的目标,取得领先的地位!
对此,你们怎么看呢?欢迎留言和分享。
光刻是芯片制造中最关键的技术,光刻工艺与芯片中晶体管的尺寸与性能直接相关。光刻机的精度,限制了芯片的最小尺寸。
目前,生产7nm及以下制程芯片,需要依赖光源波长为13.5nm的EUV光刻机。ASML是唯一能生产EUV光刻机的企业。
然而,受《瓦森纳协定》的限制,ASML进入中国市场已有30多年,中国大陆却始终没有买来一台EUV光刻机。这限制了中国芯片制造业的发展。
即便如此,中芯国际依然没有放弃对更先进制程芯片的攻克。在2019年末,中芯国际实现了14nm芯片的量产。
而据中芯国际联席CEO梁孟松透露,中芯国际7nm技术已经完成开发,将在2020年4月份进入风险量产。 在近日,中芯国际又传出了新消息。
日前,中芯国际12英寸“SN1项目”曝光,这是其14nm及以下工艺研发与量产的主要承载平台,将推动中芯国际早日实现7nm制程。
而且,中芯国际的7nm并不需要EUV光刻机。
如此一来,中国芯片制造业将向前迈进一大步,实现高端芯片自给自足。
据悉,中芯国际SN1项目将耗资90.59亿美元,仅购买与安装生产设备便要73.3亿美元。
按照计划,中芯南方将负责这一项目,计划产能为3.5万片晶圆/月。
在更先进的5nm芯片上,中芯国际早已开始布局,并取得了一定的成果。
在前段时间梁孟松辞职风波中,据网传梁孟松辞职信透露,中芯国际5nm和3nm的最关键、也是最艰巨的8大项技术也已经有序展开。
等EUV光刻机到来之后,中芯国际便可全力开发。这无疑是一个振奋人心的好消息。
在中芯国际的带领下,国产芯片迎来突围,离着2025年芯片自给率70%的目标越来越近。
但是,EUV光刻机是中芯国际攻克5nm,必不可少的关键设备。目前,ASML已对可生产7nm芯片的DUV光刻机松口,但对于EUV光刻机却丝毫没有回旋的余地。
EUV光刻机短缺,仍是挡在中国芯片路上的巨大拦路石。光刻机研制难度高,是半导体皇冠上的明珠。
一台光刻机的零部件高达10万个,其中超90%的零部件,都是ASML都依赖于供应商。 也就是说,中国想要研究并制造出一台EUV光刻机难度极大,无法帮中芯国际缓解眼下的危机。
在这一情况下,中芯国际将如何应对,就让我们拭目以待。
文/BU 审/QKF