上海微电子装备股份有限公司,在国内占据了百分之八十的市场份额,到目前为止该公司已在微电子制造相关领域申请了2400余项专利,称得上是国内的光刻机巨头了。
前些天,我国本土半导体设备传来好消息,中微半导体设备(上海)有限公司自主研制的5nm等离子体刻蚀机经台积电验证,性能优良,将用于全球首条5nm制程生产线。刻蚀机是芯片制造的关键装备之一,中微突破关键核心技术,让“中国制造”跻身刻蚀机国际第一梯队。
近年来,我国大陆半导体设备企业一直在努力追赶国际先进脚步。在多种设备领域有一定突破,除了上述中微半导体的5nm等离子体刻蚀机之外,有越来越多的产品可应用于14nm、7nm制程。
但是,国内设备与国外先进设备相比仍有较大差距,主要表现在两方面:一是有一定竞争力的产品在领先制程上的差距;二是部分产品完全没有竞争能力或尚未布局,比如国内光刻机落后许多代际,仅能达到90nm的光刻要求,国内探针台也处于研发阶段,尚未实现销售收入。
那么,在国家的扶持下,经过这么多年的发展,我国本土半导体设备各个细分领域的发展情况如何呢?相关企业都有哪些?发展到了什么程度呢?下面就来梳理一下。
北方华创
北方华创由七星电子和北方微电子战略重组而成。七星甴子主营清洗机、氧化炉、 气体质量控制器(MFC)等半导体装备及精密甴子元器件等业务,此外七星甴子还是国内真空设备、 新能源锂甴装备重要供应商。北方微甴子主营刻蚀设备(Etch)、物理气相沉积设备(PVD)、化学气相沉积设备(CVD)三类设备。
2010 年 3 月,七星甴子在深交所上市。 2016 年 8 月,七星甴子与北方微甴子实现战略重组,成为中国规模*、产品体系最丰富、涉及领域最广的高端半导体工艺设备供应商,开成功引迚国家集成甴路产业基金(大基金)等战略投资者,实现了产业与资本的融合。 公司实际控制人是北京甴控,隶属于国资委。
2017 年 2 月,七星甴子正式更名为北方华创 科技 集团股仹有限公司,完成了内部整合,推出全新品牉“北方华创”,开形成了半导体装备、真空装备、新能源锂甴装备和高精密甴子元器件四大业务板块加集团总部的“4+1”经营管理模式。
北方华创的半导体装备亊业群主要包括刻蚀机、 PVD、 CVD、氧化炉、扩散炉、清洗机及质量流量控制器(MFC)等 7 大类半导体设备及零部件,面向集成甴路、先进封装等 8 个应用领域,涵盖了半导体生产前段工艺制程中的除光刻机外的大部分兲键装备。 客户包括中芯国际、华力微甴子、长江存储等国内一线半导体制造企业,以及长甴 科技 、 晶斱 科技 、华天 科技 等半导体封装厂商。
重组之后,北方华创业绩快速增长。2017 年实现营业收入 22.23 亿元,同比增长37.01%,归母净利润 1.26 亿元,同比增长 35.21%。 根据公司 2018 年半年报业绩快报,2018 年上半年公司实现营业收入13.95 亿元,同比增长 33.44%, 归母净利润 1.19 亿元,同比增长 125.44%。 随着下游晶圆厂投资加速, 公司半导体设备等觃模持续扩张。
长川 科技
长川 科技 是国内集成电路封装测试、晶圆制造及芯片设计环节测试设备主要供应商。 半导体测试设备主要包括分选机、 测试机和探针台三大类。自2008年4月成立以来,该公司率先实现了半导体测试设备(分选机和测试机) 的国产化, 并获得国内外众多*集成电路企业的使用和认可。
该公司于 2012 年 2 月承担并完成国家“十二五”规划重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”中的高端封装设备与材料应用工程项目,并于 2015 年 3 月获得国家集成电路产业基金投资。
该公司的测试机和分选机在核心性能指标上已达到国内领先、接近国外先进水平,同时售价低于国外同类型号产品,具备较高的性价比优势。 公司产品已进入国内主流封测企业, 如天水华天、 长电 科技 、 杭州士兰微、 通富微电等。 2017 年,该公司对外积极开拓市场, 设立台湾办事处,拓展台湾市场。
2013~2017年,长川 科技 营收实现了由 4,341 万元到 1.80 亿元的跨越,复合增速达39.75%。 2017 年,归属母公司净利润由992万元增长至 5,025 万元, 复合增速达31.48%。
中微半导体
中微半导体成立于 2004 年,是一家微加工高端设备公司, 经营范围包括研发薄膜制造设备和等离子体刻蚀设备、大面积显示屏设备等。该公司管理层技术底蕴深厚,大多有任职于应用材料、LAM和英特尔等全球半导体*企业的经验。
中微半导体先后承担并圆满完成 65-45 纳米、 32-22 纳米、22-14 纳米等三项等离子介质刻蚀设备产品研制和产业化。 公司自主研发的等离子体刻蚀设备 Primo D-RIE 可用于加工 64/45/28 纳米氧化硅、氮化硅等电介质材料,介质刻蚀设备 Primo AD-RIE 可用于 22nm 及以下芯片加工,均已进入国内先进产线。中微半导体的介质刻蚀机已经完成了5nm 的生产。
晶盛机电
晶盛机电是一家专业从事半导体、光伏设备研发及制造的高新技术企业,是国内技术领先的晶体硅生长设备供应商。该公司专注于拥有自主品牌的晶体硅生长设备及其控制系统的研发、制造和销售,先后开发出拥有完全自主知识产权的直拉式全自动晶体生长炉、铸锭多晶炉产品。
该公司立足于“提高光电转化效率、降低发电成本”的光伏技术路线,实现了硅晶体生长“全自动、高性能、高效率、低能耗”国内领先、国际先进的技术优势。全自动单晶炉系列产品和 JSH800 型气致冷多晶炉产品分别被四部委评为国家重点新产品。同时公司积极向光伏产业链装备进行延伸,2015 年成功开发并销售了新一代单晶棒切磨复合一体机、单晶硅棒截断机、多晶硅块研磨一体机、多晶硅块截断机等多种智能化装备,并布局高效光伏电池装备和组件装备的研发。
该公司的晶体生长设备特别是单晶硅生长炉销售形势较好,主要是单晶光伏的技术路线获得认可,随着下游厂商的扩产,单晶的渗透率也逐步提升,带来对单晶硅生长炉的需求增加,该类产品收入已经占营业收入的 81%。
该公司主营业务伴随国内光伏产业的上升发展,给主营业务收入和利润带来显着增长,近两年的增长率均在 80%以上,另外,其毛利率水平和净利率水平也基本维持稳定。
上海微电子
上海微电子装备有限公司成立于2002年,主要致力于大规模工业生产的投影光刻机研发、生产、销售与服务,该公司产品可广泛应用于IC制造与先进封装、MEMS、TSV/3D、TFT-OLED等制造领域。
该公司主要产品包括:
600扫描光刻机系列—前道IC制造
基于先进的扫描光刻机平台技术,提供覆盖前道IC制造90nm节点以上大规模生产所需,包含90nm、130nm和280nm等不同分辨率节点要求的ArF、KrF及i-line步进扫描投影光刻机。该系列光刻机可兼容200mm和300mm硅片。
500步进光刻机系列—后道IC、MEMS制造
基于先进的步进光刻机平台技术,提供覆盖后道IC封装、MEMS/NEMS制造的步进投影光刻机。该系列光刻机采用高功率汞灯的ghi线作为曝光光源,其先进的逐场调焦调平技术对薄胶和厚胶工艺,以及TSV-3D结构等具有良好的自动适应性,并通过采用具有专利的图像智能识别技术,无需专门设计特殊对准标记。该系列设备具有高分辨率、高套刻精度和高生产率等一系列优点,可满足用户对设备高性能、高可靠性、低使用成本(COO)的生产需求。
200光刻机系列—AM-OLED显示屏制造
200系列投影光刻机综合采用先进的步进光刻机平台技术和扫描光刻机平台技术,专用于新一代AM-OLED显示屏的TFT电路制造。该系列光刻机不仅可用于基板尺寸为200mm × 200mm的工艺研发线,也可用于基板尺寸为G2.5(370mm × 470mm)和G4.5(730mm × 920mm)的AM-OLED显示屏量产线。
硅片边缘曝光机系列——芯片级封装工艺应用
SMEE开发的硅片边缘曝光机提供了满足芯片级封装工艺中对硅片边缘进行去胶处理的能力,设备可按照客户要求配置边缘曝光宽度、硅片物料接口形式、曝光工位等不同形式。设备同时兼容150mm、200mm和300mm等三种不同规格的硅片,边缘曝光精度可到达0.1mm。设备配置了高功率光源,具有较高的硅片面照度,提高了设备产率。
至纯 科技
至纯 科技 成立于 2000 年, 主要为电子、生物医药及食品饮料等行业的先进制造业企业提供高纯工艺系统的整体解决方案, 产品为高纯工艺设备和以设备组成的高纯工艺系统,覆盖设计、加工制造、安装以及配套工程、检测、厂务托管、标定和维护保养等增值服务。
该公司在 2016年前产品约一半收入来自医药类行业,光伏、 LED 行业及半导体行业收入占比较小。 2016年以来,公司抓住半导体产业的发展机遇,逐步扩大其产品在半导体领域的销售占比, 2016和 2017 年来自半导体领域收入占公司营业收入比重分别为 50%和 57%,占据公司营业收入半壁江山。主攻半导体清洗设备。
该公司于 2015 年开始启动湿法工艺装备研发, 2016 年成立院士工作站, 2017 年成立独立的半导体湿法事业部至微半导体,目前已经形成了 UltronB200 和 Ultron B300 的槽式湿法清洗设备和 Ultron S200 和 Ultron S300 的单片式湿法清洗设备产品系列, 并取得 6 台的批量订单。
精测电子
武汉精测电子技术股份有限公司创立于 2006 年 4 月,并于 2016 年 11 月在创业板上市。公司主要从事平板显示检测系统的研发、生产与销售,在国内平板显示测试领域处于*领先地位, 主营产品包括:模组检测系统、面板检测系统、OLED 检测系统、AOI光学检测系统和平板显示自动化设备。近几年来,该公司积极对外投资,设立多家子公司,业务规模迅速扩张,进一步完善了产业布局。
该公司成立初期主要专注于基于电讯技术的信号检测,是国内较早开发出适用于液晶模组生产线的 3D 检测、基于 DP 接口的液晶模组生产线的检测和液晶模组生产线的 Wi-Fi 全无线检测产品的企业,目前该公司的 Module 制程检测系统的产品技术已处于行业领先水平。
2014 年,精测电子积极研发 AOI 光学检测系统和平板显示自动化设备,引进了宏濑光电和台湾光达关于 AOI 光学检测系统和平板显示自动化设备相关的专利等知识产权,使其在 Array制程和 Cell 制程的检测形成自有技术,初步形成了“光、机、电”技术一体化的优势。
精测电子2018年上半年财务报告显示,该公司收入主要来自 AOI 光学检测系统业务,占比 45.49%,毛利占比 41.94%;其次是模组检测系统业务,收入占比 23.33%,毛利占比 27.68%; OLED 检测系统和平面显示自动化设备收入占比分别为 14.29%和12.30%,毛利占比为 14.26%和 10.28%。
电子 科技 集团45所
中国电子 科技 集团公司第45研究所创立于1958年,2010年9月,中央机构编制委员会办公室批准45所第一名称更改为“北京半导体专用设备研究所”,第二名称仍保持“中国电子 科技 集团公司第四十五研究所”不变。
45所是国内专门从事军工电子元器件关键工艺设备技术、设备整机系统以及设备应用工艺研究开发和生产制造的国家重点军工科研生产单位。
45所以光学细微加工和精密机械与系统自动化为专业方向,以机器视觉技术、运动控制技术、精密运动工作台与物料传输系统技术、精密零部件设计优化与高效制造技术、设备应用工艺研究与物化技术、整机系统集成技术等六大共性关键技术为支撑,围绕集成电路制造设备、半导体照明器件制造设备、光伏电池制造设备、光电组件制造和系统集成与服务等五个重点技术领域,开发出了电子材料加工设备、芯片制造设备、光/声/电检测设备、化学处理设备、先进封装设备、电子图形印刷设备、晶体元器件和光伏电池等八大类工艺设备和产品,服务于集成电路、光电元器件与组件、半导体照明和太阳能光伏电池四大行业.
上海睿励
睿励科学仪器(上海)有限公司是于2005年创建的合资公司,致力于研发、生产和销售具有自主知识产权的集成电路生产制造工艺装备产业中的工艺检测设备。主要生产用于65/28/14nm制程工艺控制的膜厚测量设备。
沈阳芯源
沈阳芯源微电子设备有限公司成立于2002年,由中科院沈阳自动化研究所引进国外先进技术投资创建。
芯源公司自主开发的单片匀胶机、显影机、喷胶机、去胶机、清洗机、湿法刻蚀机等设备广泛应用于半导体、先进封装、MEMS、LED等领域。
1.LED领域匀胶显影机:应用于LED芯片制造、PSS(图形化衬底)、MEMS、HCPV(高聚光型太阳能电池)、Waveguide(光波导)工艺的匀胶显影等工艺制程。
2.高端封装全自动涂胶显影机:广泛应用于先进封装BGA、Flip-Chip、WSP、CSP制程的高黏度PR、PI、Epoxy的涂敷、显影工艺制程。
3.高端封装全自动喷雾式涂胶机: 广泛应用于TSV、MEMS、WLP等工艺制程。
4.单片湿法刻蚀机/去胶机/清洗机:广泛应用于先进封装BGA、Flip-Chip、WSP、CSP制程的刻蚀、去胶、清洗工艺制程。
5.前道堆叠式全自动涂胶显影机:应用于90nm光刻工艺、BARC涂覆、SOC、SOD、SOG等工艺制程。
盛美半导体
盛美半导体(ACM Research)是国内半导体清洗设备主要供应商,于1998年在美国硅谷成立,主要研发电抛光技术,2006 年成立上海子公司,专注于半导体清洗设备。2017年11月4日公司在美国纳斯达克上市。2017年公司营业收入*0万美元,同比增长33.2%,其中90%以上的营业收入来自于半导体清洗设备。2017 年研发投入占营业收入比例为14.1%。
由于声波清洗可能会造成晶片损伤,行业公司大多转向研发其他技术,盛美半导体另辟蹊径研发出空间交变相移兆声波清洗(SAPS)和时序能激气泡震荡兆声波清洗(TEBO)两项专利技术,可以实现无伤清洗。公司的清洗设备目前已经进入 SK 海力士、长江存储和上海华力等先进产线。
天津华海清科
天津华海清科机电 科技 有限公司成立于2013年,是天津市政府与清华大学践行“京津冀一体化”国家战略,为推动我国化学机械抛光(CMP)技术和设备产业化成立的高 科技 企业。
华海清科主要从事CMP设备和工艺及配套耗材的研发、生产、销售与服务,核心团队成员来自清华大学摩擦学国家重点实验室及业内专业人才,产品可广泛应用于极大规模集成电路制造、封装、微机电系统制造、晶圆平坦化、基片制造等领域。
中电科装备
中电科电子装备集团有限公司成立于2013年,是在中国电子 科技 集团公司2所、45所、48所基础上组建成立的二级成员单位,属中国电子 科技 集团公司独资公司,注册资金21亿元,该公司是我国以集成电路制造装备、新型平板显示装备、光伏新能源装备以及太阳能光伏产业为主的科研生产骨干单位,具备集成电路局部成套和系统集成能力以及光伏太阳能产业链整线交钥匙能力。
多年来,利用自身雄厚的科研技术和人才优势,形成了以光刻机、平坦化装备(CMP)、离子注入机、电化学沉积设备(ECD)等为代表的微电子工艺设备研究开发与生产制造体系,涵盖材料加工、芯片制造、先进封装和测试检测等多个领域;通过了ISO9001、GJB9001A、UL、CE、TüV、NRE等质量管理体系与国际认证。
沈阳拓荆
沈阳拓荆 科技 有限公司成立于2010年4月,是由海外专家团队和中科院所属企业共同发起成立的国家高新技术企业。拓荆公司致力于研究和生产薄膜设备,两次承担国家 科技 重大专项。2016年、2017年连续两年获评“中国半导体设备五强企业”。
该公司拥有12英寸PECVD(等离子体化学气相沉积设备)、ALD(原子层薄膜沉积设备)、3D NAND PECVD(三维结构闪存专用PECVD设备)三个完整系列产品,技术指标达到国际先进水平。产品广泛应用于集成电路前道和后道、TSV封装、光波导、LED、3D-NAND闪存、OLED显示等高端技术领域。
华海清科
天津华海清科机电 科技 有限公司成立于2013年,是天津市政府与清华大学践行“京津冀一体化”国家战略,为推动我国化学机械抛光(CMP)技术和设备产业化成立的高 科技 企业。
华海清科主要从事CMP设备和工艺及配套耗材的研发、生产、销售与服务,核心团队成员来自清华大学摩擦学国家重点实验室及业内专业人才,产品可广泛应用于极大规模集成电路制造、封装、微机电系统制造、晶圆平坦化、基片制造等领域。
以上就是我国大陆地区的主要半导体设备生产企业。
随着我国半导体产业的快速发展,对半导体设备的需求量越来越大,而本土半导体设备企业面临着供给与需求错配的情况。一方面,国内的半导体设备需求随着下游产线的扩张而迅速增加,大陆的半导体设备需求占全球半导体设备需求的比重较高;但另一方面,本土的设备供给存在着水平较为落后,国产化率不高的情况。
针对这一情形,在国家的大力支持下,国内设备企业需要积极布局,以在各细分设备领域实现突破。
光刻机品牌主要有:ASML,尼康,佳能,欧泰克,上海微电子装备,SUSS,ABM, Inc.
一、晶瑞股份
核心逻辑:进口替代助力业绩增长,国产光刻胶核心标的。
晶瑞股份是国内技术领先的微电子化学品龙头,产品包括超净高纯试剂、光刻胶、功能性材料、锂电池粘结剂等。
二、上海新阳
核心逻辑:半导体业务驱动21Q1经营业绩高增长,购买光刻机布局高端光刻胶项目。
上海新阳为拓展业务范围及产品应用领域,投资设立控股子公司上海芯刻微材料技术有限责任公司进行193nm(ArF)干法光刻胶研发及产业化项目。
三、南大光电
核心逻辑:ArF光刻胶认证通过,国产材料持续推进。
南大光电主要从事先进前驱体材料、电子特气、光刻胶及配套材料三类半导体材料产品生产、研发和销售。公司设立光刻胶事业部,并成立了全资子公司“宁波南大光电材料有限公司”,全力推进“ArF光刻胶开发和产业化项目”的落地实施
四、扬帆新材
公司是全球光引发剂重要供应商,公司主要的光引发剂品种众多,其中部分产品可以用于光刻胶生产领域。
光刻机国产*的是上海微电子。
目前全球只有四家能够制造光刻机的公司,分别是荷兰阿斯麦尔、日本尼康和佳能、中国上海微电子。这里说的光刻机指的是euv/duv浸润式光刻机。所以说,国内仅有一家能够制造光刻机的公司,既上海微电子,所以上海微电子*。
上海微电子公司简介:
上海微电子是半导体行业的上市公司,公司坐落于张江高科技园区。
公司成立于2002年,主要致力于大规模工业生产的投影光刻机研发,生产销售与服务,IC制造与先进封装,MEMS ,TSV/3D,TFT -OLED等制造领域。
公司致力于以*服务,造高端产品,创卓越价值,全天候,全方位,全身心地为顾客提供优质产品和技术支持与服务。
这个问题非常好,提到光刻机,不能不说这是国人心中一个深深的痛。
中芯国际(SMIC)为了发展*进的7纳米芯片制造工艺,在2018年初,以1亿多美元向荷兰ASML订购了一台EUV紫外线光刻机。然而,近两年过去了,ASML受到美国的各种施压,迟迟不向中芯国际交付这一台高端光刻机。而我们没有丝毫办法,这不能不说是店大欺客,欺人太甚。
上海微电子(SMEE)作为国产光刻机*的提供商,在目前本土高 科技 发展,尤其是芯片被美国穷尽手段阻断的情况下,它的存在无疑成为国内芯片制造的*希望。
那么上海微电子在光刻机领域的实力究竟如何呢?
其实这里要先说明一下光刻机的分类,从用途上区分, 其主要有四大类:制造芯片的前道光刻机,封装芯片的后道光刻机,制造LED/MEMS/功率器件的光刻机,以及制造TFT液晶屏的光刻机。
而上海微电子对这四种光刻机都有涉足,尤其是封装芯片的后道光刻机,其在国内具有80%的市场占有率,在国际上也有近40%的占有率,每年都有近60台的出货量。
其客户都是世界前十大封测工厂,比如国内的长电 科技 JCET,通富微TF,以及台湾的日月光半导体,这是非常了不起的成就。
上海微电子的研发实力也不容小觑,在光刻机领域的专利申请量有近3000项。在国内半导体设备厂商的综合排名中,位居前五名。
但是在半导体制造中,最核心的其实属于前道光刻机,其在半导体制造成本里占30%之多,中芯国际向ASML购买的EUV极紫外线光刻机就属于前道光刻机,可用于生产7纳米工艺的芯片。
而上海微电子目前可以提供的*进前道光刻机,只能用于生产280纳米,110纳米和90纳米工艺的芯片。 从这方面讲,上海微电子与世界前三大光刻机生产商ASML,佳能Cannon和尼康Nikon的差距,是非常巨大的。
除了上海微电子之外,中科院和华中 科技 大学都有对光刻机的研发,但这都停留在实验室的阶段,很难进入商用。
比如中科院号称开发出的“22纳米光刻机”,采用表面等离子技术,不同于EUV极紫外光技术,具有很大的缺陷, 无法生产CPU和显卡GPU等电路非常复杂的芯片 ,这决定了,其无法进入商用领域。
华中 科技 大学国家光电中心甘棕松团队,利用双光束超衍射的技术,开发出的光刻机, 目前仅能用于微纳器件的三维制造,距离进行集成电路芯片制造,还有很多技术需要攻克,更别提进行成熟的商用芯片制造 。
由此我们可以看出,媒体上很多宣称打破国际封锁,开发出的几纳米光刻机,基本上距离商用都很遥远,有的甚至基于不同目的还偷换概念。
这从另一个侧面说明,上海微电子在国内光刻机领域,是*有希望进行更高端光刻机研发的企业,因此它的地位是无法替代的。
值得一提的是,从相关渠道了解到,上海微电子正在02专项的支持下,进行28纳米前道光刻机的研发,已经取得了很大的进展。从90纳米跨越到28纳米,如果能实现,也是一个了不起的进步,期待上海微电子的28纳米光刻机!
上海微电子(SMEE) 做为国内拥有*进的光刻机设计制造技术厂商,目前能达到的*工艺节点(tech node) 是90nm。90nm是什么概念呢?大致相当于2004年2月年英特尔的奔腾4,当时最强的Prescott架构3.8Ghz就是用的90nm光刻,也是那个时代晶圆厂*的工艺代表。另外同期同制程节点的还有索尼Playstation2的处理器、IBM PowerPC G5、英伟达的GeForce8800 GTS等。当然实际光刻能力,涉及到晶圆厂的制造能力,最终会有不同。虽然光刻工艺只是芯片制造的上千道工艺中的一部分,但确实最关键的,光刻精度不够,后面任何步骤设计都会产生大量的偏移和失效。这在国际上,算是第四名,因为没有第五第六名。
而这台SSX600系列的90nm光刻机,大约是在2007年研发成功,真正上市时间未知。时至今日,上海微电子的主流产品还停留在前道90nm以及后端光刻系列。后端光刻主要用于先进封装形式,也就是晶圆级封装(WLP)及Bumping为主,对光刻精细度要求没有可比性,拜托有的人就不要把封测那边甚至是MEMS、液晶面板光刻的市场份额拿出来说了,完全两个世界。前道光刻才是真正的地狱难度。
那90nm的光刻机在2021年的今天,还能做什么?我们可以看看下面这个图:,55-90nm仅剩9%的产能,逻辑芯片(比如CIS,驱动芯片、控制芯片等)、e-Flash和DAO(电源类分立器件芯片,结构最为简单)为主。也就是说基本上不会是西方卡脖子的类别,器件设计上构造简单的芯片。
导致国产光刻机一直没用进步的原因有很多。实际上国家进行相关立项是非常早的,也不仅仅是一家公司一个研究机构进入项目。可无奈高端光刻机的大部分核心零部件,我们没有能力设计制造,导致一进口就被禁运。当然,我们的设备厂商、半导体材料研究机构、晶圆厂,都在积极寻求和国外机构、企业的合作,以达到研发和其他资源上的共赢,并规避一部分境外的技术、材料、部件的限制。只是离高端制程节点越近,这样的限制就卡得越紧。(大家可以查一下IMEC这个比利时的研究机构,他们在上海也有分店。)
我们可以先看看一台光刻机的主要组成部分有哪些:
稍微查一下材料,就可以看到国内到底哪些厂商有能力供应65nm以下光刻系统核心部件,是否已经拥有商业级别自主设计和制造能力。对,你猜得没错,几乎都没有——实验室里面有、研发基地里面有,但那不等于可以进行到商用级别,还只能停留在实验室里面做论证和分析。 而且加上瓦森纳协议《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳安排》等西方世界针对 社会 主义国家的禁运玩法存在,就连跨国合作都被限定在非常清晰的框架内。 现实就是如此残酷!
一下子要跳到28nm,甚至14nm,不是上海微电子做不出来,而是这事情不能靠上海微电子一家去做。这是一个需要整合 社会 资源、进行多层次多路径全赛道起跑的一整套工业技术开发项目集合。那一条赛道慢一点,我们的下一个世代光刻机就要等等。资金,我们有的;人才,我们也有的;参照物也有的;政策也有明确的导向;舆论也给足了劲。剩下的就是给他们时间和空间,因为各专项有对应的企业和机构在攻坚了。小道消息,28浸没式DUV有在研发(对就是你们知道的02项),但还是需要些时间才知道是否能用到晶圆厂里。如果有吹14nm出来的,到今天为止可以直接当做某种对上海微电子乃至整个国产光刻机行业的捧杀。
少一点毒奶,多一点务实。 把他们吹上天,未必是好事。把他们贬得一文不值、冷嘲热讽,也不过是递刀子让境外渗透势力攻击我们的科研体制。让 社会 大众了解清楚现状,我们自己的舆论也责无旁贷。
上海微电子,前路漫漫,却依然是国产高端光刻机的希望。
水平不高
但不空白
坚持研发
踏实前进
一步一步
后来居上
故,最终赶超*
#凌远长著#
上海微电子光刻机在全球属于什么水平?上海微电子光刻机在国内是*进的光刻机研发制造企业,其前道光刻机能够实现90nm制程,在国内市场份额超过80%,并且也销往国外。但与国际先机光刻机相比,上海微电子光刻机却处于低端光刻机序列。
目前光刻机市场几乎被荷兰ASML、日本尼康和佳能、中国上海微电子设备集团四家所垄断。而在这里面,又分为三个档次,荷兰ASML垄断了高端光刻机市场份额,日本尼康和佳能处于中端但同时竞争中低端市场,而上海微电子只有低端光刻机市场。其中ASML采用13.5nm的光源,可以实现7nm的制程,未来还将会实现更小nm的工艺。而上海微电子目前只能实现90nm工艺制程,差距不小。
上海微电子集团成立与2002年,成立之初当时国外公司曾经嘲讽:“ 即使把图纸和元器件全部给你们,你们也装配不出来。 ”。然而上海微电子经过自力更生艰苦奋斗,硬是打脸了国外公司的脸, 在2007年研制出了我国首台90nm制程的高端投影光刻机 。
不过由于样机一出来因为采用了国外引进的高精度元器件,这时西方国家丑恶的嘴脸暴露了出来,摆出了《瓦森纳协议》共同对我国实现高精度元器件禁运。以至于到目前即使研究出更好的光刻机,要大量生产也受到了国内产业链的限制。但 上海微电子硬是凭借一口气,还是又研制出了另外的光刻机出来,并逐渐在国内赢得了市场 。
现在国内已经意识到光刻机相当重要的作用, 中芯国际已经花了将近1.5亿美元引进ASML高端光刻机,但过去了两年还未能交货 ,因为国外有阻扰要得到这台高端光刻机会经过不少波折,最后也不知道能不能成。国内相关的机构也在重点突破光刻机技术,比如中科院光电所已经研究出光刻分辨力达22nm的技术,结合双重曝光技术可以实现10nm芯片的制造。
不过光刻技术攻克后,要实现光刻机量产还有不少的时间。特别是需要几万个零部件要达到高*度的高端光刻机,其中的关键高精度零部件比如镜头、光源、轴承等,目前国内产业链还达不到,也需要联合攻关才能取得,这需要花费不少的时间。就如中科院微电子所院士所说, 在光刻机方面国内与国外先进相比相差15-20年的距离。即使是国内*进的上海微电子,也还有相当长的路要走。
如果说上海微电子的光刻机全球领先,大家都不会相信。荷兰ASML*的光刻机为7nm制程工艺,即将量产5nm,上海微电子*的量产光刻机是90nm,正在研发65nm光刻机。也就是说,我国的光刻机与世界先进水平还有很大的差距。
真正的差距在哪里?
上海微和荷兰ASML光刻机的差距,客观反映了 我国和西方发达国家在精密制造领域的差距 。一台*光刻机的零部件,来自于西方不同的发达国家,美国的光栅和计量设备、德国的光学设备和超精密机械、瑞典的轴承、法国的阀件等等,最要命的是,这些*零件对我国是禁运的。
荷兰ASML的光刻机,90%的关键设备来自于不同的发达国家,自己并不生产关键零部件,而是做好*控制和集成,将13个系统的3万多个分件做好*控制,误差分散到这13个系统中。上海微电子同样是一家系统集成商,自己并不生产关键零部件,所以在没有*零部件、没有突破关键技术的情况下,做不出7nm光刻机光刻机不是它的责任。
有钱买不到?
还有一个关键的问题,荷兰ASML的7nm EUV光刻机,处于垄断地位,全球只有ASML能够生产,而且产量有限,即便有钱也很难买到,原因有两点。
原因一:ASML的合作模式
ASML有一个独特的合作模式,只有投资了ASML,才能获得优先供货权,也就是说ASML要求客户先要投资它自己才行,通过这种合作模式,ASML从来不用担心钱的问题,包括英特尔、三星、台积电、海力士等都是ASML的股东,可以说大半个半导体行业都是ASML的合作伙伴。
ASML的高端光刻机产量本来就不高,早早就被英特尔、台积电等这些公司预定了。
原因二:技术封锁
我国进口高技术设备时,无法绕开的一部法令是《瓦森纳协定》,美国和欧盟等国家都是其成员国,这是一部全球性的法令,我国就在被禁名单之内。这个协定也不是完全禁售,而是禁售*几代的设备,比如2010年90nm以下的光刻机对我国禁售,2015年改成65nm。
我国的晶圆厂中芯国际,早在2018年就从ASML成功预订了一台7nm EUV光刻机,先是因为ASML的合作伙伴失火,导致订单延期,无法交货,后是因为受到美国的牵制,荷兰不予签发许可证,所以,中芯国际至今仍然没有收到,其中的原因大家可以想一想。
总之,在光刻机领域,我国与世界先进水平还有巨大的差距,而且光刻机的研发不能实现跳跃,没有突破65nm之前,是无法研发24nm的。同时,ASML向我国晶圆厂出售高端光刻机时,有保留条款,禁止给国内自主的CPU代工,比如给龙芯、申威等,但不影响给ARM芯片代工,很大程度上影响了自主技术和我国半导体产业的发展。
上海微电子是国内*的高端光刻机整机厂商,目前量产的*进光刻机只能支持90nm制程。
前几年宣传过要生产65nm光刻机,不过65nm与90nm都属于上一代技术了,已经落后,就算造出来,就技术或者市场来说意义都不大,比较鸡肋,后来就不提了,看来已经取消。
65nm是一个坎,90nm和65nm都属于深紫外(DUV)干式光刻机,优于65nm的就是深紫外浸没式光刻机,工件台浸泡在水里,技术革新幅度比较大。佳能和尼康就是因为开发这一代产品失败,止步于高端光刻机市场。
国产光刻机的下一个目标是28nm。能定下这个指标本身就很了不起, 荷兰阿斯麦的DUV光刻机单次曝光*只能到38nm 。要实现28nm需要大量技术创新才行。
从全球来看,处于*档的水平,离最强的ASML应该至少有10年以上的差距。
为何这么说,目前上海微电子光刻机还是处于量产90nm的阶段,目前还在研发65nm,而ASML目前最牛的光刻机可用于生产5nm的芯片,具体的各个级别的光刻机分类如下:
如上所示,如果分为四类,分别是超高端、高端、中端、低端的话,上海微电子处于*端,而这个技术,ASML10年前就有了,所以说离ASML至少是10年的差距,这还要ASML停留在原地等才行。
那么从90nm到5nm,从当前的芯片主工艺来看,至少可以分为65nm、40nm、28nm、20nm、16/14nm、10nm、7nm、5nm等。
而这些节点技术,有好几个台阶要上,首先是45nm的台阶,再到22nm的台阶,再到10nm台阶,再到7nm的台阶,真的是一步一个坎,有些坎几年都未必能够更新出一代来。而这些节点,真的是一步一台阶,越到后面越难,所以这个差距真的是非常大的。
网上一直流传着一句话,ASML曾说就算他公开图纸,别人也生产不出和他一样的光刻机来,因为光刻机的技术,很多是经验积累,并且和芯片制造厂商的合作一起研发,并不是靠着元件就能够解决的,而国内芯片制造技术本来就落后,这样无法强强联手,很难追上ASML。
虽然说在光刻机领域中,上海微电子一直表现比较抢眼,但在市面上出售的光刻机,却着实有些令人感觉到差异,90nm的光刻机和荷兰ASML的7nm Euv的区别着实有点过大了。但是,这种“憋屈”,我们现在还得承受着,这是无奈之举。
我们得打破《瓦森纳协定》的束缚?
其实,我们知道,《瓦森纳协定》是成了禁锢我们发展的一大不可忽视的紧箍咒,不仅仅以美国为主的国家,极力的阻止我们在半导体领域的发展,还通过技术管制,让我们很难在技术中,得以进步。因为,*的技术确实在美国等西方国家的技术钳制中!
因此,如果打破不了《瓦森纳协定》的束缚,我们在光刻机方面,还是会处于不小的压力,这才是我们必须要知道的。
光刻机,需要多种技术的集合
什么是光刻机?光刻机是我们在生产芯片中的重要部分,其实简单的解释是,将光罩上的设计好集成电路图形通过光线的曝光印到光感材料上。因此,镜头、分辨率、套刻精度都非常重要。
我们经常说的nm是什么意思呢?其实,就是光刻机在*纳米光源波长下(深紫外光),单次曝光*线宽分辨力达到多少纳米。
我们知道,光刻机的曝光系统常见光源分为:紫外光(UV)、深紫外光(DUV)、极紫外光(EUV)等等,如今能够在EUV中有所作为的,可能只有ASML了。其实,ASML的成功是集众家之长,比如德国蔡司提供的镜头,美国公司供应的光源,也囊括了海力士、三星、英特尔等多家公司,因为它们是ASML的股东,这就是阿麦斯聪明之处,想优先获得我的光刻机,就得成为我的股东。
技术集合的困难,是我国光刻机发展的难点。其实,上海微电子的发展已经很不错了,我觉得我们可能需要的是,换一种思路,打破国际惯例的技术限制,这就比如武汉光电国家研究中心的甘宗松团队,成功研发利用二束激光,生产9nm工艺制程的光刻机一样,未来的限制只会被打破。
上海微电子在全球是“全球第四”的水平。
但事情就怕说“但”,一说这词,后面的话就没那么振奋人心了。
理由就是,如果把目光聚焦到技术含量*,利润也是*的高端光刻机市场,就会发现这个市场特别小,小到了四家生产商都太拥挤了。现在来看,实际上哪怕只有一家,也能够让这个高端光刻机市场正常运作下去。 而且这个市场,现在也确实是一家独大的形势,荷兰ASML一家独揽了高端光刻机市场的大头,老二和老三的佳能和尼康还能捡点汤汤水水混个水饱,至于上海微电子这个老四,就真的是只能面对锃光瓦亮的锅碗瓢盆了!
现在在攀登*端光刻机的道路上,老二和老三的佳能、尼康也是力不从心了,相继都宣布了不会去开发EUV光刻机,干脆地躺倒认输了。这或许给了目前第四的上海微电子机会,加把劲说不定就能变成第二了。
但在这这已经渐渐明朗的“垄断”行业中,龙头通吃的荷兰ASML会给上海微电子,以及另外两个输家佳能和尼康,还能留下什么就真不好说了。
总之,光刻机的路上,老大荷兰ASML已经一骑绝尘,剩下三个难兄难弟能跑多快,能跑多远,都是只能挣亚军了,而且是没有奖金的亚军,因为在这个赛道上,只有*能拿到奖金。
首先说下世界上生产光刻机的几个品牌
ASML
尼康
佳能
欧泰克
上海微电子装备
SUSS
ABM, Inc.
大家最熟悉的莫过于ASML了,经常有新闻报道这家人数不多的公司,每个高端光刻机的流向,都会引起人们瞩目,每一代高端cpu都离不开它的身影,而且有些型号还属于禁运品,可想而知它的重要性了。
下面我们说说国内的上海微电,由于各国对高端光刻机的控制,我国也于02年开始开发研制,主要提供90nm及以下的制造能力,还是面对低端市场,能很大解决国外垄断现象,提高我国芯片生产能力,主流的7nm生产工艺还主要在台积电,三星(只是使用方,没研发)手中,不过我们也是奋发图强,每年二三百台的出货量,大大提高我国芯片的竞争能力,如果分上中下三个等级的话,我感觉上海微电属于中等偏下水平,不过随着我们 科技 强国战略,这个等级还会随时变动,希望能造出超*的设备,打造中国自己的高端芯片