最近半导体领域之中传来了两个好消息,首先就是华为旗下的哈勃投资了北京科益虹源光电技术公司,并且成为了这家企业的第七大股东。北京科益虹源主营业务是光源系统,而光源系统就是制造光刻机的核心技术之一。同时,北京科益虹源也是全球第三家193纳米ARF准备分子激光器企业。
第二个好消息是,国产光刻机巨头上海微电子目前已经表示,新一代的光刻机会在今年年底或者是明年年初实现量产,而在光源系统之中,采用了与阿斯麦DUV光刻机一样的光源技术,波长突破了193纳米。这就意味着国产代工企业将在今年或者是明年年底就能够实现7纳米工艺的代工水平,并且是在没有阿斯麦光刻机的情况之下。
可以说光刻机领域之中接连传来这两个好消息,对于我们而言,对于国产芯片未来的发展而言,起到了一定推促的促进作用,毕竟一直以来在光刻机领域之中,荷兰的阿斯麦占据绝对的垄断地位,尤其是在极紫外光刻机领域之中,更是处于绝对垄断的地位。
而国内在芯片上的短板就是因为缺少极紫外光刻机,所以导致中国企业没有办法生产出7纳米以及5纳米这样先进制程工艺的芯片。2018年,中芯国际曾经从阿斯麦买订购过一台euv光刻机,但是说到瓦森纳协定的影响,阿斯麦至今都没有出货这台EUV光刻机
后面中兴以及华为的限制使得国内科技企业自主研发的意识被彻底唤醒,于是在这样的情况之下,所有的国内厂商将希望全部中寄托在了中国光刻机企业身上。为了解决这一难题,华为在第一时间就宣布扎根半导体领域,另外,中科院也宣布入局光刻机,并且将光刻机变成科研清单。
好在伴随着时间的推移,如今一个又一个的好消息传来。关于光刻机的两个好消息传来,意味着中国心再次迎来了春天。而这对于阿斯麦来讲当然不是什么好事情。
北大教授曾经说过这样一句话,如果中国依旧拿不到阿斯麦的光刻机,那么在三年之后,中国就将会掌握这项技术,并且一旦中国掌握了这项技术,那么其生产的产本成本一定比任何一个国家都要便宜。
北大教授的这一番话,可以说对于阿斯麦来讲,更是一个重磅炸弹,失去中国市场的阿斯买强会面临地位的威胁,如今日本的尼康以及佳能正在不断崛起,挑战这阿斯麦所在的地位,如果中国真的掌握了光刻机技术,那么阿斯麦想要在进入国内市场基本上没有可能,更不要提凭借中国市场稳固其地位的梦想了。
光刻机的问题解决了,那么芯片的问题自然也就不是问题了。早在芯片禁令实施之初,张召忠就曾经公开表示,再过三年,美国的芯片将会无人购买,因为到那个时候,中国的芯片将会到处都是。
如今看起来,张召忠果然没有说错,相信过不了多久,我们在芯片领域也一定会迎来一定的突破,中国芯片在未来一定会拥有更好的发展,而对中国企业实行打压的硅谷,在将来也一定会尝到失去中国市场的苦果。
一、热点消息
今年,我国半导体产业已有不少好消息陆续传出。
被提及最多的光刻设备方面,近来有消息称上海微电子即将于
2021年交付首台国产的 28nm 光刻机。
再来看,之前的美国的制裁吧:
5月12日,美国半导体制造商LAM、AMAT等公司发布函件,要求中国的军用产品代工厂不得使用美国半导体来生产军用集成电路,同时启用“无限追溯”;5月15日,美国商务部产业安全局将华为及其在“实体清单”上的关联公司的临时通用许可证延期了90日,要求华为设备使用商者尽快寻找替代商。
二、形势不容乐观,但是28nm够用么?
很多人默默地打开了自己刚刚购买的新电脑
查看配置,处理器选项。
什么!才28nm,老子的锐龙处理器都7nm了,
停停停,先听我说完
或许在许多人看来28nm制程工艺相比7nm还相差甚远,
但实际上是一个分界点,
像是物联网、家电、通信、交通、航空航天等领域,已能满足
那就是满足了市场上的大部分需求。
从2019年全球晶圆代工产能分布,
包括我国每年进口的3000亿美元芯片中也可以看到,
28nm以上制程才是主流。
所以,这意味着
一旦完全掌握28nm芯片制造技术,我们很大程度上就能满足国内发展所需。
现在知道了吧,这比自己玩得爽的手机、电脑可不一样。
三、我们的芯片大多来自哪里?
1、我们拿货真多,却不能自给
根据第三方数据,仅2019年我国的芯片进口额就突破千亿美元,
作为全球最大的芯片进口国。
但是,我国每年的芯片自给率却不足30%。
2、谁掌控了这芯片
为了改善这一局面,不少企业投身芯片行业,但在芯片制造领域却很难有突破,
其中,最最主要的拦路虎,就是大BOSS“光刻机”
而在光刻机领域,荷兰ASML是当之无愧的巨头。
在华为被接连的芯片被动挨打中,他们俩的名号也算了普及到很多人了。
全球范围内能够生产出高端芯片的光刻机,只有荷兰ASML ,
大家记住哈~它是唯一的,
而且还每年限制产能,所以想给谁,想多少钱给,它说的算。
四、我们得自己造呀
1、放心,已经再造了
今天只说他们家。
好在,经过十余年的发展后,我国在光刻机领域也诞生了一位新巨头。
上海微电子装备有限公司,2002年开始生产研发光刻机
在短短18年里,他们创下了3200项专利,
成功打破技术封锁,造出中国最先进的光刻机,
目前,已经实现90nm光刻机的量产。
哎!反正你们看不上,
那不如我再多说一点。
2、那什么水平?
只相当于荷兰ASML15年前的水平!
但是,
ASML光刻机的技术虽然先进,但集结了以美国为首的多国结晶,
例如美国的光学设备、德国的蔡司镜头。
多达5万多零部件,也大多依赖进口。
上海微电子,生产的光刻机设备却是自主研发和创新。
民族热情高涨,来点掌声!
3、怎么解读这28nm
对内:政府的扶持(列入国家863重大 科技 攻关计划,国家重大 科技 专项02的项目之一),
对外:《瓦森纳协定》对华高 科技 出口管制。
与ASML的众星捧月不可同日而语。
公司高层在接受采访时表示:
“2007年,当光刻机的第一束光曝出来时,我们都热泪盈眶。”
“没有人才团队,没有技术积累,没有配套的供应链。
西方国家对这一技术限制很多。”
目前,团队还在超1000个技术与管理人才的共同努力下,全力追赶ASML,
而光刻机制造对资金以及技术积累要求苛刻,请多给一点时间!
虽然即便是28nm技术。
但倘若28nm沉浸式光刻机可顺利交付,
这将把我们的芯片事业推进到一个崭新的高度。
未来可期,未来可待!
中国的光刻机现在达到22纳米。在上海微电子技术突破之前,我国国产光刻机还停留在只制造90nm芯片的阶段。这一次中国从90nm突破到22nm,意味着光刻机制造的一些关键核心领域实现了国产化。掌握核心技术的重要性不言而喻。突破关键区域后,高阶光刻机的RD速度只会越来越快。国产光刻机突破封锁,成功研发22nm光刻机。中国芯逐渐崛起。随着信息社会的快速发展,手机、电脑、电视等电子设备变得越来越“迷你”。从以前的“手机”到现在只有几个硬币厚的时尚手机,从老式的矮胖电视到现在的轻薄液晶电视,无一不离开集成电路的发展,也就是我们通常所说的“芯片”。自从1958年世界上第一块集成电路问世以来,体积越来越小,性能却越来越强。光刻机是半导体芯片制造行业的核心设备。以光刻机为代表的高端半导体设备支撑着集成电路产业的发展,芯片越来越小,集成电路越来越多,可以把终端做得小而精致。2002年,光刻机被列入国家863重大科技攻关计划,由科技部和上海市共同推动成立上海微电子设备有限公司(以下简称“SMEE”)。2008年,国家启动了“02”重大科技项目,持续攻关。经过十余年的研发,我国基本掌握了高端光刻机的集成技术,部分掌握了核心部件的制造技术,成为集光学、机械、电子等多学科前沿技术于一体的“智能制造行业的珠穆朗玛峰”。
; 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。
在人类迈入高 科技 时代之后,芯片这个小小的元件地位水涨船高,小到一部手机,大到一个机器人,都需要芯片的支持才能正常工作,芯片水平的强弱直接影响着 科技 产业的兴衰。
这种元件虽然体积小,但内部结构复杂多变,其制作工艺、芯片设计都蕴含着极高的 科技 水准,没有系统的学习过这一领域的专业知识,想要涉足几乎不可能。除此之外想要制造出芯片,还有一个绕不过的难题,那就是光刻机。新来的朋友们记得点个关注,方便浏览往期视频和文章,又可接收最新消息。
一、拜登限制荷兰向中国出口光刻机
光刻机是制造芯片的核心装备,它采用的技术类似于照片冲印,能够把模板上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。虽然看起来光刻机的技术并不复杂,但因为性质特殊,对精度要求极高,其中所蕴含的 科技 水平之高,在世界范围内也仅有数家公司能够制造。
光刻机分为两种,分别是DUV光刻机和EUV光刻机。其中DUV代表着深紫外线,而EUV代表着极深紫外线,虽然仅有一字之差,但EUV光刻机在精度方面几乎碾压DUV光刻机.而光刻机精度越高,能够生产出的芯片纳米尺寸也就更小,功能也就更加强大。目前来说,世界上小于5纳米的芯片晶圆,只能通过EUV光刻机生产。
一台EUV光刻机,单单是组成零件便达到10万多颗,其中极紫外线光源生产自美国,机械部分来源于工作一丝不苟的德国,核心轴承产自瑞典,所用到的光学设备主要由日本提供,生产所用的阀门来自法国,而核心技术则掌握在荷兰的阿麦斯公司手中。
从中不难看出一台光刻机,集结了众多国家的最顶尖 科技 .而它在价格方面也十分昂贵,通常在3,000万美元至5亿美元不等。并且,目前来说,世界上只有荷兰的阿麦斯公司可以制造EUV光刻机。
不过虽然光刻机具有极高的技术含量,但其本质也仅仅是一件商品,并不能同时拥有价值与使用价值,作为商品,被用来交易便是他的宿命。早在2018年4月,我国的中芯国际便向该公司下单了一台EUV光刻机,这台光刻机最终的成交价格已经达到1.2亿美元。但巧合的是,就在阿麦斯公司已经将这台光刻机组装完毕,马上就可以交货的关键时期,工厂内却突发火灾,至今原因不明。
不过在2021年7月18日,美国总统拜登对外宣称出于美国的国家安全考虑,要求荷兰限制向中国出售光刻机。抛开其他方面不谈,单单限制商品的流通这一点,便不符合人类 社会 发展的规律,属于倒行逆施的行为。但是,在美国下达禁令之后,荷兰迫于国际压力,不得已之下,扣留了对中国的出口许可。
这样的举动,无疑会让中国与荷兰的外交关系陷入较为紧张的局面,但是,透过现象看本质,此件事情主要还是因为这段时间中国在多领域,尤其是武器领域发展迅速,使得美国拥有了危机感,不得已之下,他们只能通过极端手段遏制打压中国 科技 产业,而荷兰只是受了胁迫而已,这件事情不会对中国与荷兰的关系产生较大影响。
早在特朗普当政时期,为了阻碍中国在高 科技 领域的进一步发展,便开始限制对中国的技术出口,我们所熟知的华为公司正是遇到了核心技术卡脖子的问题,才导致如今陷入无芯可用的尴尬局面。实际上以华为内部的研发团队,完全能够满足芯片的设计要求,但是设计出芯片之后,华为公司却没有与之相匹配的能力将其制造出来,这一问题归根结底,还是光刻机闹得。
二、好消息频出,国产光刻机核心问题有望解决
在拜登政府上台之后,一改特朗普执政时期的作风,在伊核问题、退群问题上,都和特朗普的执政方针完全不同,但令人没有想到的是,对于中国 科技 方面,拜登却选择了支持特朗普的政策,持续对我国相关企业进行打压。
在拜登入主白宫还不到一个月的时候,他便派出了国家安全顾问杰克沙利文前往荷兰进行交涉,其目的就是为了限制阿麦斯和中国的合作。除了正常的外交谈判之外,美国方面甚至对荷兰进行威胁,声称如果美国不给阿迈斯提供制造光刻机的零件,整个阿麦斯公司的设备就无法运转。除此之外,拜登甚至还想要控制比利时微电子研究中心,以此来阻止中国的发展,好在他的目的没有达成,不然实在的局面必定会更加紧张。
但是对于美国的所作所为,阿麦斯的首席执行官温宁克却做出预言,他表示出口管制固然在短期内会限制中国的发展,但从长远角度出发必定会起到反作用。
自强不息,一直是中华民族最宝贵的特质之一。在建国初期,我们一穷二白,面对西方的技术封锁,中华民族在 探索 之中砥砺前行,在原子弹、核潜艇、卫星等方面,中国比西方世界慢了不知道多少年,但我们却用自己的努力与汗水将这个是差距一点一点的缩短,甚至完成反超,这种力量与信念足以令世界人民震惊!如今我国在光刻机领域遭受的困境与当年如出一辙,先辈们能做到的事,今天的中国人同样能够做到。
从经济学角度出发,市场决定生产,中国拥有14亿人口,毫无疑问中国是全球最大的芯片应用市场,中国每年进口芯片的花费高达数千亿元,芯片行业的蓬勃发展,也代表着中国的光刻机市场,同样拥有广大的前景。虽说阿斯麦在光刻机领域的地位堪比垄断,失去了中国市场对阿麦斯来说也是一个巨大的打击。
并且严格意义上来说,中国早就已经突破了光刻机技术,只是现阶段我国研制的光刻机技术仅仅只达到了中高端水平,面对DUV及以下级别的光刻机我国具有一定的生产能力,但是在高精度光刻机领域,我国依旧是一片空白。不过,如今我国的最高学府,清华大学正在深入研究EUV光源问题,研究出的SSMB光源的潜在应用之一,便是作为为EUV光刻机的光源,一旦这一展望能够实现,便意味着我国有望解决自主研发光刻机之中最核心的光源问题。
除了在核心问题上取得突破外,这段时间国产光刻机制造领域更是好消息频出。前段时间上海微电子装备有限公司对外宣称,预计在2021年底或2022年初实现28纳米精度的光刻机的量产。在国际方面,中国也着眼于国际光刻机制造领域,在力争跟紧国际研究的同时,研究面向后摩尔时代的集成电路的颠覆性技术,简单的来说就是在现有技术的基础上着眼于未来,走出一条属于中国人自己的道路,力争弯道超车。
三、五年内国产光刻机产业有望发展成型
早在美国对中国实行技术封锁之时,便有专家进行预测,中国在5年内便能实现光刻机核心技术国产化,这预测如今看来,虽然有些难度,但也并非完全不可能实现。总的来看中国拥有全球最大的市场,在核心技术方面也不断取得突破,在5年内实现最顶端的光刻机技术完全国产化可能并不现实,但如果只是中高端机型实现大规模量产,这一点并不难做到。
我国在《中国制造2025》中明确要求,在2025年之前,我国必须完成20~14纳米工艺设备国产化率达到30%的目标,并实现沉浸式光刻机国产化。从这份计划中不难看出,中国已经加大了在光刻机领域的研发。而中国人一向言出必行,只要下达计划,完成只是时间问题。
目前来说,在工业领域用处最大的光刻机主要体现在10~50纳米,其中40~50纳米级别的芯片,在市场中占据的份额更是十分惊人,虽然在精密元件之中,需要用到10纳米以下精度的光刻机,但毕竟是少数。以目前的需求来看,我国在5年内满足国产光刻机的大部分需求并不成问题。
但只有彻底攻克核心技术,才能实现我国在手机芯片等领域不在受制于人的局面,这一局面一旦形成便代表着我国彻底打破了用芯难的魔咒,届时中国的核心 科技 产业必将能够更上一层楼。
中国光刻机现在达到了22纳米。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。
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。