光刻机是是制造芯片的核心装备。
光刻机也可以称为掩模对准曝光机、曝光系统或光刻系统等。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。光刻机的种类可分为:接触式曝光、接近式曝光、投影式曝光。光刻机的工作原理是通过一系列的光源能量、形状控制手段,将光束透射过画着线路图的掩模,经物镜补偿各种光学误差,将线路图成比例缩小后映射到硅片上。然后使用化学方法显影,得到刻在硅片上的电路图。目前,世界上只有少数厂家拥有生产光刻机的技术。
光刻机是制造集成电路中非常重要的设备,特别是现在市面上大部分的芯片都是属于电子芯片,当电子芯片的工艺小于一定的尺寸的时候,就必须依靠光刻机在制作芯片,也就是说如果没有光刻机就没有办法制造出顶级的芯片,比如市面上7nm芯片、5nm芯片等都不可能造出。而芯片在生活中是非常重要的,比如电脑、手机等电子产品都少不了。
光刻机的制造难度
光刻机制造难度之大可以用荷兰ASML公司的一句话来表示,对方表示就算把光刻机的图纸拿出来,我们也制造不出光刻机。且不说对方是不是小看了中国制造,从侧面也反映出了光刻机的制作难度之大。因为现在还没有一个国家可以独立的制造出顶级的光刻机,就算是现在行业领先的ASML公司制造出来的光刻机,也是集合了十几个国家的顶尖技术。
一台小小的光刻机上面就有十几万的小零件,而且为了让光刻机可以领先,所有的零部件都是采用了全世界最领先的技术,所以说光刻机从插头、配件等都是选用了其他国家的顶尖技术,这相当于全世界的技术融合在一起才可以制造出顶级的光刻机,而且ASML公司背后有台积电、三星以及英特尔这样顶尖的企业投资支持,也是花了几十年的时间才有今天的成绩。
ASML光刻机
荷兰的ASML光刻机基本上都是供不应求,中国也一直想要购买,但是现在还没有收到货。ASML的光刻机基本上都是内部消化了,毕竟台积电、三星以及英特尔本来就是芯片大户,台积电能够在芯片代工领域有今天的成绩,跟手上有这么多的光刻机也有很大的关系。
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。
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。
一台光刻机可以制造很少的芯片。相信大多数人都清楚,光刻机的用途是刻字。光刻机是生产手机芯片的重要机器之一。目前,只有少数国家可以生产光刻机,只有荷兰ASML公司可以生产高精度光刻机,而且荷兰ASML公司垄断了全球高精度光刻机80%以上的市场份额。目前,一台光刻机的成本高达上亿美元,而一台光刻机一年的产能最多只有几台,光刻机是目前世界上最尖端的设备技术之一,而一台7纳米的光刻机价格非常昂贵,价格高达1.2亿美元,甚至1.2亿美元的光刻机,也是供不应求。
据悉,华为的麒麟990流片的成本号称高达3000万美元,相当昂贵。不过,经过验证和流片等一系列过程,一旦芯片能够投入试产和量产,整体就会稳定下来。光刻机巨头,目前是ASML,负责全球大部分光刻机的订单。但即便如此,资料显示,ALSM在十年间只生产了57台光刻机。不难看出光刻机对技术的要求有多高。值得注意的是,57台光刻机中的30台被台积电以每台约10亿元人民币的价格售出。换言之,台积电仅在光刻机上就花费了300亿美元。在荷兰的垄断下,10亿台光刻机,当年能生产多少芯片?
据相关数据显示,目前ALSM提供的摄影机的理想产能为每小时200片12英寸晶圆,其中大部分处于理想产能的50%。以华为的9905G芯片为例,其总面积为113.31平方毫米,那么一块12英寸晶圆可以提供约600块原材料,除去一些不好的和质量差的,约500块。因此,如果你看一下,那就是每天50万个芯片,一台平版印刷机一年可以生产大约1.8亿个。因此,价值10亿美元的光刻机是值得的。