虽说中国的光刻机起步比不少国家都要早一些,但是由于各种原因现在已经全面落后于第一梯队。最近不少朋友发现尽管中国光刻机在短时间内没法取得突破,但是唱衰中国光刻机制造的负面声音确实少了很多。这到底是什么原因呢?我认为有如下三点。
很多朋友已经敢于直面差距其实很多人唱衰中国光刻机的发展并没有太多的恶意,更多的是有点“哀其不幸怒其不争”的感觉。他们希望我们的祖国越来越强大,各项技术都位居世界先进水平,这样他们才会感觉满足。当然这种情况不可能出现,尤其是在华为被美国在光刻机领域卡脖子后,他们更加希望祖国能在光刻机领域有所突破。不过在深入了解光刻机技术后,很多朋友也意识到中国肯定没法在短时间内完成赶超,于是在心中已经承认祖国在这个领域确实技不如人,自然在网上的戾气也就少了很多。
对中国未来光刻机发展充满信心况且中国的光刻机领域其实也没有那么差,虽说中高端光刻机市场基本上都被ASML把持着,但是中国企业在低端市场还是相当具有话语权的。虽说国产光刻机的最高精度只有90nm,但是据相关媒体透露中国光刻机领域的领头羊上海℡☎联系:电子预计在2021年交付精度达到28nm的产品,这无疑给不少朋友打了一针强心剂。再加上近几年国家也意识到我国在这个领域确实全面落后于其他国家,已经在政策和资金方面有所倾斜。虽说目前来看我国在光刻机领域和其他国家差距可能不止十年,但是我们还是可能慢慢赶上的。
碳基芯片有望绕过光刻机壁垒在今年6月初中科院院士、北京大学教授彭练矛和张志勇所率领的团队在国际权威学术杂志《科学》上刊登了一篇关于碳基芯片的文章,表示在新一代碳基芯片的研发上取得突破性进展。根据文章显示碳基芯片不止运行速度更快,并且更加节能,很可能是未来芯片发展的新方向。最关键的一点的这项技术并没有用到光刻机,这意味着如果碳基芯片真的能够上市的话,光刻机再也不能成为美国卡中国脖子的“利器”。不过这项技术短期内商用还存在不少的难题,还需要接下来取得更多的突破。不得不承认很多朋友现在更加理性,感觉承认不足,我觉得这是特别棒的一件事。中国在以前有太多项技术落后于其他国家,最后都被我们慢慢追赶了上来。只要我们憋着一股劲,终有一天别的国家有的我们全有,我们已经有的会发展的更好!
近期,推动芯片国产化已经刻不容缓。而在芯片生产中,光刻机则成为目前最需要攻克的难题。因此,中科院已经宣布,将把光刻机列入其科研清单中,而包括华为在内的高 科技 企业也已启动了替代计划,准备在包括光刻机在内的核心技术领域采取“突围”行动。
而在华为等企业都决定着手攻破芯片制造核心技术的关键时刻,美国2大芯片巨头却先后宣布,已经获得了美国的供货许可。继上周美国芯片巨头AMD宣布被允许继续供货的许可之后,本周一(9月21日)晚上,另一美国芯片巨头英特尔也表示,已经获得供应许可。
据中国证券报周一(9月21日)报道,国内周一有消息称, 英特尔已经获得美国的供货许可。中证报向英特尔求证后,该消息得到英特尔的证实。据悉,英特尔是最早拿到许可的企业之一。
不过,华为对这一消息的回应却有点出人意料。 华为随后表示,早在去年年底,英特尔就已经拿到了供货许可,而那批许可并不受美国今年2次调整行动的影响 。那么,AMD和英特尔都能拿到许可,那三星和台积电等企业又是否有望恢复供应呢?
答案可能并不乐观。据悉,AMD和英特尔跟华为的合作大部分都在PC芯片上,而在PC行业中,AMD和英特尔都牢牢占据主导地位,就算华为笔记本在该行业的市场份额不断攀升,短期内也不会危及其地位,因此美国才愿意让其继续供应。
相比之下, 如今华为已经超过苹果和三星,成为全球最大的手机供货商;同时,华为在全球5G设备的市场份额也已达到全球第一,因此,美国可能不会轻易同意在这些领域恢复供应。
对于中企来说,不管美国是否同意恢复供应,在核心技术、关键材料和专利技术等领域的攻关,让 科技 企业不再因专利技术和制造能力瓶颈而受困,可能才是当下最为重要的事情。
文 | 陆烁宜 题 | 黄紫镓 图 | 饶建宁 审 | 黄紫镓
我想说的就是,研发芯片和蒸馒头不一样!蒸馒头是放到蒸屉里,半个小时,又大又喧的馒头就出屉了。这个研发芯片,尤其是这种要从基础来做的全新芯片,比如光子芯片,没有二三十年,这个技术大概是不可能达到实用化。因此,中国芯片现在,甚至未来十年八年需不需要光刻机来生产,就很显而易见了吧。
另外,华为的长项是在应用研发,比如做手机、做5G和云服务、做家电互联、做 汽车 电子等等,这是华为的主战场。华为从来就没有做过基础研究,现在突然来搞一个基础到不能再基础的光子芯片技术,怎么都觉得华为是病急乱投医了。
当然,华为是不可能犯这种战略上的低级错误,因此就可以确认,华为搞光子芯片实际上是属于有一搭无一搭的事情,根本不是华为的主攻方向,属于遥远的战略投资,根本没考虑过回报的那种战略投资,搞出名堂最好,搞不出名堂,但可以与几个著名大学搞好关系也是收获。
所以,最后的结论就是,所谓华为的光子研究,实际上是华为资助几个大学的实验室去做这方面的研究罢了,和还需不需要光刻机是风马牛不相及的两件事!
光子芯片,最乐观的估计也是二十年以后的产品。中国的芯片能够等光子芯片二十年吗?如果等不了,这个光刻机是不是该搞还得搞呢?
光子是不存在的。光是电磁波,光没有质量,光没有温度,光没有能量,光不是量子,光不是光子。光只是一种力,有频率变化的电磁力。光是力必须和物质配合才能产生能量,一旦和物质配合,原来的光立刻消失。
把光当作光子,像电子那样去研究,量子计算机,是新西洋镜,必定失败。像电子芯片那样去研究光子芯片,必定徒劳,一定失败。
只有真正认识光的本质,研究开发光的新材料,进一步发展激光应用,激光通信,激光雷达。不要张冠李戴,才有出路。
光子芯片要研究光刻机也要做。
不只是为了防外国卡中国脖子。
我们要做成独立的 科技 体系。
中国 科技 崛起靠体系制胜。
我们不与外国攀比而要超越自己。
任老板己经承认造不出芯片了,芯片还是要用美国零件组装
某种意义上来讲,电脑 手机等相关系统,需要的是集群化生态链,硬件,软件,人才,以及基础构架。
希望中国能做出一套可以完全自主的强大生态链系统。
从根本上解决问题。
华为有没有能力研究光刻机? 我们没有华为是万万不能的,但华为也不是万能的!目前华为是没有这个能力。 不过按照光刻机的原理,只要华为大手笔投入从全球广泛挖来光刻机研究人才投入到光刻机的研发中去,是可以研发出来的。
光刻机可以说是需要最顶尖精密的仪器之一,技术含量高而且零部件也高,涉及到系统集成、材料、精密光学、精密运动、精密物料传输、高精度℡☎联系:环境控制等等各种先进的技术。但光刻机的原理并不是不能攻克的,就如目前国内的上海℡☎联系:电子设备集团就已经有自己的光刻机,虽然是低端光刻机原理是差不多的。
不过可惜的是,只是研发出来没啥用,没有相关高精细零部件的配套,也是空话一句。也就是制造不出来,不能达到制造高端芯片的要求。如果只是研发出低端光刻机也没啥用,国内市场已经具备而重复了,我们要的是高端光刻机。
光刻机的市场需求量小,基本上被荷兰ASML、日本尼康、国内上海SMEE公司所垄断。上海SMEE公司具备研发和生产光刻机的能力,但不能研发高端光刻机而且更没有办法引进高端高精细零部件而没有办法制造高端光刻机。为什么?
目前我们要制造高端光刻机所需周边产业链不能满足要求,需要高精尖的光源、高精度轴承、反射镜片等等,这些部件ASML也得要从欧美日等公司采购,资金和技术也要依赖于他的大客户如三星、英特尔、台积电等。但这些高精尖的零部件,欧美日又是对我们禁运获取不到了,我们只有从自己的产业链上进行培养,但这个培养时间可不是短期的,甚至有可能培养不起来。
如果高端光刻机一直从ASML处获取不到,今后如果连加工高端芯片也被限制,那也就不得不从自己研发高端光刻机的方向走。可行的办法可能是有实力的相关企业联合起来,不但攻克高端光刻机本身研发技术,同时攻克零部件技术,也许整个产业链就起来了。比如华为联合上海SMEE、中科院广电技术研究所、以及关键零部件的研发企业,共同组建联合体进行整体推进,也许我们拥有高端光刻机甚至打垮ASML也不是梦。
如果没有光刻机,就生产不出芯片;如果没有芯片,就制造不出手机!
华为有没有能力研究光刻机? 凭华为的技术和资金实力,当然有,但是:
因此, 即便华为有能力、有资金研究光刻机,但在几年甚至几十年内也无法生产、制造出当前最尖端的光刻机。 ----这就是现实!
光刻机是芯片制造的核心设备之一 ,主要用于“生产制作芯片和芯片封装“。可以说谁拥有先进的光刻机,谁就拥有芯片生产市场的主动权。芯片生产制造是一项高 科技 技术。目前美国的苹果、高通,中国的华为、小米、Oppo、Vivo等,除了三星,都不具备生产制造芯片设备和技术。
一、目前具备生产制造光刻机的企业有哪些?
二、光刻机的生产技术。
三、我国企业为什么不买来制造自己的芯片?
因为供货太少,所以ASML每年生产的光刻机都被台积电、三星等直接买断货了。
虽然我国有企业能生产芯片,但其生产芯片的技术水平还是较落后,差最先进的好几代。 (别人先进的光刻机也不卖给你)
华为有没有能力研究光刻机? 凭华为的技术和资金实力是有 。但研发并生产制造如此高精尖的技术产品, 不是靠钱和技术能搞定的 。还有另一个问题,制造光刻机的很多材料和配件对中国是禁止的。
所以华为、高通、苹果所研发、设计的高端芯片,只能请台积电这类代工企业代工生产制作了!
你说呢,欢迎你的指点和讨论!
很遗憾的告诉你,华为目前无法研究出光刻机。
光刻机是制造芯片的最核心设备之一。但至今为止,我国在光刻机方面一直没有拿出手的成绩。
那为什么说华为无法研究出光刻机呢?
首先来了解下光刻机的原理。光刻机也叫曝光机,光刻简单理解就是用光来制造电路结构。用光刻机来制造芯片的过程,实际上跟洗照片有点类似,我们把设计好的集成电路图通过紫外光源用掩模板刻到硅晶圆上的过程。
光刻机的制造和维护需要高度的光学和电子工业基础,世界上掌握这个技术的企业屈指可数,最好的光刻机企业是荷兰的艾斯摩尔ASML。这家公司在光刻机技术上应该说遥遥领先,处于垄断地位。排在ASML后面的是日本企业,尼康和佳能。
光刻机原理虽然简单,但制造精度可以说是变态的高。比如ASML的7nm芯片工艺,要知道原子的大小在0.1纳米,这个精度我国就无法制造。再比如光刻机超高精度的对准系统,要求近乎完美的精密机械工艺。
除以以外,光刻机并不是一项单独的技术,一台光刻机有超过80000个复杂零件,集成数百家的专利技术,它需要强大的整合能力,这使得光刻机很难被模仿。国外企业甚至放话:给你图纸,你都造不出来。
我国的光刻机和芯片能力离世界水平还有很大差距,但是在中兴事件后我们已经认识到制造高端芯片的重要性,国家政策也开始倾向这个领域。最后说一点,自主创新是进步的灵魂,我们一定要研发自己的核心技术。
前两天,有个朋友问我“光刻机是不是刻录CD的机器啊,华为造不出来吗?”。看来很多人不知道光刻机是怎么回事,下文具体说一说。
什么是光刻机?
简单来说,光刻机是用来制造芯片的,比如手机处理器、电脑CPU、内存、闪存等,可以说半导体离不开光刻机。
目前, 最先进的EUV光刻机全球仅有荷兰的ASML能生产 ,集成了全球最先进的技术,90%的关键设备均自外来,德国的光学技术设备、美国的计量设备和光源设备、瑞典的轴承,ASML要做的就是精确控制。
最关键的是,这些精密的设备,对我国是禁运的,客观上反应了我国和西方精密制造领域的差异。
有钱也买不到
既然无法生产最先进的光刻机,那么可以从ASML那里买到吗?很难,原因有两点。
1)独特的合作模式
ASML有一个奇特的规定,只有投资了ASML,才能获得优先供货权,英特尔、三星、台积电、海力士等在ASML中有相当的股份,形成了庞大的利益共同体。ASML的光刻机产量本来就不高,还被“抱团”企业抢走了大部分订单。
因此,我国的中芯国际2018年成功预定的7nm光刻机,至今仍未收到。
2)瓦森纳协定的限制
《瓦森纳协定》是一部全球性的法令,我国就在被限制的名单中,严格限制高技术向我国出口高新技术。因此,我国与发达国家在能源、环境、可持续发展等领域 科技 合作比较活跃,但是在航天、航空、信息、生物技术等高技术领域很少合作。
回到半导体,也正是这个原因,从芯片设计、生产等多个领域,不能获取到国外的最新 科技 。还可能因为一些“莫须有”的原因,被卡脖子。
我国的光刻机技术水平
目前,我国生产光刻机的厂家有上海℡☎联系:电子、中电 科技 等,但是制程工艺相对较低。上海℡☎联系:电子(SMEE)是国内最领先的光刻机研制单位,能够稳定量产90nm的光刻机,距离荷兰ASML的7nm工艺还很远,而且ASML即将量产5nm工艺的光刻机。
总之,我国生产的光刻机与世界先进水平有很大的差距,主要是因为西方技术封锁造成的。同时因为很多原因,也无法买到最先进的EUV光刻机。这也验证了那句话,只有掌握核心技术,才不会被“卡脖子”。
说到光刻机——是中国芯片业制造之痛,可以绝不过分的说,在即将到来的第三次产业转移中,谁能掌握芯片,谁就能掌握未来的财富之源;谁能手握高端芯片制造,谁就能拥有IC产业的话语权。光刻机是芯片制造过程中最重要的一环,占了总成本的1/3,是最当前我们最需要克服的尖端技术,没有之一。光刻机被誉为“工业上的皇冠”,而荷兰ASML的EUV光刻机则被誉为“皇冠上最闪亮的那颗宝石”
还记得,中芯国际向ASML订购的那台EVU本应该在2019年上半年到货,却一直被美国阻挠,没有拿到荷兰政府的许可令,加之经历了中兴事件之后,深深让国人感受到了中国在半导体芯片领域的薄弱,而此次美国升级对华为的制裁,更是让国人认识到了中国在芯片制造设备领域的薄弱。
关于芯片技术,是非常的复杂,每个学科的交叉超出了你我的想象, 所以我觉着华为想要一家研制光刻机,不太现实。
下面谈谈光刻机
在80年代,光刻机的技术其实一直掌握在美国人的手中,后来日本尼康凭借不断的投入取得了突破,在2000年左右,特别是尼康市场份额甚至超过了50%,成为了当时当之无愧的带头大哥。当时日本一度把尼康光 科技 形容为民主之光,让日本人看到了新希望。
我们再来看看荷兰的ASML从1984年诞生后的20年,经营可以说是非常的困难,生存无望只能四处找投资,最终飞利浦勉强的收了,在飞利浦旁边找了个空地建了一个工厂,这20年基本上就是搞销售捣鼓关系,勉强地活了下来。
ASML的成功离不开一个贵人林本坚,1942年出生于越南,中国台湾人,祖籍广东潮汕,在2008年当选了美国国家工程学院院士。再加入台积电之前,林每间在IBM从事成像技术的研发长达22年,当时世界无二的顶级的℡☎联系:影专家,在2000年时候,当时林本坚非常的坚定的投入浸润式的光刻技术的研究,但是当时IBM并不买账,不给研发经费,在2000年加入了台积电,并在2002年研发出来193纳米的浸润式的光刻技术,这个技术一经推出受到各方势力的巨大阻力几乎被康佳、佳能、IBM所有的巨头封杀,就在这个时候半死不活的ASML敏锐地看到其中蕴藏的巨大机会,果断与林本坚合作,2004年ASML和台积电共同研发出第一台浸润式℡☎联系:影机。
优秀的性能让ASML的产品全面碾压尼康。在短短几年时间内尼康全面沦落,在2012年ASML收购顶级光源企业Cymer这个收购意义非常重大,在2015年经过10年的研究,最终EUV弄到了可以量产的状态,到目前为止,EUV完全被ASML垄断。市场占有率***
光刻机三大要素,包括激光系统、高精度的镜头,精密仪器制造技术,镜头来自德国,激光系统来自美国,其中8万多个零件来自全球不同的国家,ASML的技术占比甚至不超过10%。ASML的主要精力还是在沟通合作和协调,其中台积电、英特尔、三星等巨头都消耗了巨大的人力来研发EUV的光刻机。
光刻机按照用途可以分为IC 前道光刻机、封装光刻机、面板光刻机以及 LED/MEMS/功率器件光刻机。而我们经常所说的芯片制造所使用的则是IC前道光刻机。
资料显示,光刻工艺是芯片制造过程中占用时间比最大的步骤,约占芯片制造总时长的40%-50%。同时,光刻机也是目前晶圆制造产线中成本最高的半导体设备,约占晶圆生产线设备总成本的27%。目前最先进的 EUV 设备在2018 年单台平均售价高达 1.04 亿欧元。
国产光刻机与国外技术差距较大,但部分领域已实现突破虽然,中国也有自己的国产光刻机厂商——上海℡☎联系:电子装备股份有限公司(SMEE),但是其在技术上与国外还存在较大差距。
上海℡☎联系:电子成立于2002年,主要从事半导体装备、泛半导体装备以及高端智能装备的设计制造销售,其中光刻设备是公司的主营业务。目前公司光刻机可以应用于集成电路产业链中晶圆制造、封装测试,以及平板显示、高亮度 LED 等领域。目前上海℡☎联系:电子直接持有各类专利及专利申请超过2400项。
据上海℡☎联系:电子官网介绍,其主要生产 SSX600 和 SSX500 两个系列的光刻机。其中,SSX600 系列步进扫描投影光刻机采用四倍缩小倍率的投影物镜、工艺自适应调焦调平技术,以及高速高精的自减振六自由度工件台掩模台技术,可满足 IC 前道制造 90nm、110nm、280nm 关键层和非关键层的光刻工艺需求,该设备可用于 8吋线或 12 吋线的大规模工业生产。SSB500 系列步进投影光刻机不仅适用于晶圆级封装的重新布线(RDL)以及 Flip Chip 工艺中常用的金凸块、焊料凸块、铜柱等先进封装光刻工艺,还可以通过选配背面对准模块,满足 MEMS 和 2.5D/3D 封装的 TSV 光刻工艺需求。
△上海℡☎联系:电子600系列光刻机
在技术上,上海℡☎联系:电子的IC前道光刻机与国际先进水平差距仍较大。上海℡☎联系:电子装备有限公司已量产的光刻机中性能最好的最高可实现 90nm 制程节点,ASML 的 EUV 3400B 制程节点可达到 5nm。这也使得在IC前道光刻机市场,国产化率较低,国内的IC前道光刻机市场主要被ASML、尼康和佳能瓜分。
不过,在对光刻精度要求较低的封装光刻机、 LED/MEMS/功率器件光刻机、面板光刻机市场,上海℡☎联系:电子则取得了不错的成绩。
目前上海℡☎联系:电子封装光刻机已实现批量供货,成为长电 科技 、日月光、通富℡☎联系:电等封测龙头的重要供应商,并出口海外市场,在国内市场占有率高达 80%,全球市场占有率达 40%。同时公司 300 系列光刻机可以满足 HB-LED、MEMS 和 Power Devices 等领域单双面光刻工艺需求,占有率达到 20%左右。
在面板光刻机市场,上海℡☎联系:电子也已经实现首台 4.5 代 TFT 投影光刻机进入用户生产线。不过,目前市场主流都是6 代及 6 代以上的产线。要想打破日本尼康和佳能所垄断的 FPD 光刻机市场格局,仍需要时间。
近期业内有消息称,上海℡☎联系:电子的28nm光刻机即将于2021年交付。国产光刻机有望迎来突破。
千磨万击还坚劲,任尔东南西北风,厚积薄发,这就是我们的精神!最后我问大家一个问题,如果华为手机的性能在明年没有达到你的预期你,还会不会考虑买?
华为如果有能力研究光刻机的话,也不会找台积电代工生产芯片了。你以为任何企业都能够成为荷兰的ASML吗?ASML的成功在于,它聪明的将三星,英特尔,台积电等等企业“拉到了它的阵营”,甚至可以毫不夸张的话,荷兰的阿麦斯从来都不是一个孤零零的企业,它是全球智慧的结晶!
光刻机的复杂程度
我们对于光刻机的了解,可能在于它是生产芯片中的重要一环。但是,它到底怎么制造,到底有什么技术难度呢?这里面我们可以了解下。
一台光刻机中有太多内容了,从测量台、曝光台,到激光器、光束矫正器、能量控制器、光束形状设置、遮光器、掩模版、掩膜台等等多项内容。
在这些零部件的组合下,光刻机需要通过将光束透射过画着线路图的掩模,并且将线路图映射到硅片上,在经过过清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、激光刻蚀等等。
而为了能够形成对于芯片的光刻,并且不断挑战摩尔定律,ASML需要不断的加强,对于光 科技 技术的提升。也正是因为在技术方面的提升,它需要向德国蔡司提供的镜头,也需要美国公司供应的光源……
可以说,ASML光刻机真正的体验了全球化大生产的功绩。而,这些恰恰是华为目前所欠缺的,因为美国的一些阻止,很多企业放弃了和华为的合作,而在这种情况下,华为想做到光刻机,它就必须要自给自足,然而所需要投入的人力财力,远远大于我们的想象。
阻止,不会催生新的竞争对手
对于荷兰阿麦斯来说,是不愿意去是催生新的竞争对手,为什么将三星海力士英特尔等公司拉入到自己公司中,成为阿麦斯的股东之一? 除了获得先进的技术支持之外,还有一个最关键的因素是不想让其他的企业成为阿麦斯的竞争对手。
其实我们知道像佳能,尼康,这些企业都是目前在光刻机领域有所研究的企业,为什么绝大多数的市场特别是高端市场,还是被阿麦斯给占据呢?我们不能够去忽略阿麦斯的这种集合众家之长的方式。
《瓦森纳协定》其中就有半导体产业这块问题,我们被以美国为首的西方国家,进行技术出口管制,让我们的光刻机发展困难!
华为,不需要光刻机
光刻机虽然重要,但是对于华为来说并不是主要的业务。华为主要的业务是运营商业务和消费者业务,这是它的重点,华为没有必要从头开始,进行光刻机的研究,且不说所需要投入巨大的人力财力,关键是已经在技术上落后先进的技术,即使华为想去研究,也需要花费有更长的时间。
而对于我国来说,上海℡☎联系:电子目前生产的90nm光刻机,和已经在发售的ASML 7nm EUV光 科技 有着巨大的差距,更不用说,它们已经在研究5nm,3nm工艺……
之前有消息称,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。当然,这件事到底成分多少,我们只能期待,其实未来中国光 科技 的发展一定要另辟蹊径。
我相信我们一定能够解决光刻机的束缚,虽然说华为不可能去生产光刻机,但是有很多默默无闻的企业正在不断前行。
该问只问华为的能力,而"有没有能力研究"就是在未来能不能研究出来,未来的能力是不是可期待的。
我的回答是:能。
理由,一方面是华为现在的 科技 队伍能力强、水平高以及基础和应用都研究,而且兼具专业性、集成性、跨域性,这是已知的,肯定比荷兰的那个ASML公司强得多、高得多、深得多,同样已知ASML公司的能力主要是集成全球最先进技术,德国光学、美国计量和光源、瑞典轴承,当然,现在比中国的光刻机研究公司强;另一方面,光刻机的原理以及基本机理也是已知的,连光刻机的基础、特有、配套、相关的技术及其难点都是什么以及研究现状、发展趋势各是怎样,也已知或可知。
而 科技 与 科技 ,天然具有底层相同性或相近性,让跨域研究成为了一种长期以来就存在的现实,让复合型 科技 人才队伍屡见不鲜。
可以肯定的是, 科技 队伍现实的能力和水平越高,跨域能力就越强、复合水平就越高。这已经被 历史 上的很多实例证实了,半路出家也走通了通向未来的路。
何况,华为向来是以舍得投入巨资广揽全球高层次研究人才著称的,对光刻机人才一定是一样对待,又可与国内的光刻机研究公司合作,而引入人才和合作自然可使 科技 队伍跨域、复合,而且是高起点的,研究一开始便可直奔高水平、速达高水平。
恰恰,国内正是只缺高端的光刻机,而对于华为很可能被制约而言,研究高端光刻机不仅仅是非常必要的,还是时不我待的,太慢了就太危险了。
事关自身,华为也必定快马加鞭。
更何况,华为不差钱,每年投入科研的钱比ASML公司多太多了,也一定比国内光刻机公司的投入多。
华为这个通讯王者会不会立足于已有的强能力,去研究产业链上的新备胎或新备份呢?
华为,之前在世界上干翻的昔日老大爱立信、思科以及老二苹果,倒是都属于通信领域的,华为是以后来者的身份中途上路,在国内,手机同样,在小米手机如日中天之际,才认认真真地做起来,后来者成为了手机的新王者,高端手机之王兼中低端手机之王。而称王,主要是依靠 科技 能力强。
华为现在不能,未来却未必。
不能什么困难都靠华为,华为现在已经在全球知名。但要清醒,中国还有第二个华为吗?在华为承受这种极端打击之下,步步危机,我们除了买点华为的货根本帮不上忙,目前替他造势吹牛只会增加敌对势力更严重的封锁和打击,没啥益处。所以希望他们顶住,也希望中国 科技 企业后起之秀加大自主研发迅速崛起。只是注意有本事前要低调闷头发展,像之前的华为一样,这样才能承受的住这种极端考验,不然轻轻松就让人卡脖子和被定点清除了。所以还要继续改革开放,继续包容,还得忍,还没到自豪的时候,但是我们自信这一天不会遥远,继续持续艰苦奋斗吧!中华民族的全面复兴已不遥远!
华为当然有能力研究光刻机
不知道为什么总是有人问这样的说起来很无知的问题!
1、华为目前没能力研发光刻机
目前光刻机最好的技术在ASML,可用于5、7nm的芯片制造,而中国量产的技术在90nm,相差至少是10年吧。
光刻机的核心技术究竟是什么?从元件来看,核心设备是镜头,而核心技术是分辨率和套刻精度。镜头这东西目前主要是采购,比如从日本索尼、CANNO来采购,但分辨率、套刻精度就要靠装配工艺了。ASML之前说公开图纸,别人也造不出来,就是指装配工艺可不是按图纸就能够造出来的,需要几十年积累,这一方面华为目前没有,中国厂商都没有,所以华为造不出来。
2、未来估计也不会去研发光刻机
前面已经讲过了,华为目前没有能力造光刻机,那么未来有没有能力,这个就不好说了,但我觉得未来华为估计也不会去研发光刻机。
虽然现在来看,似乎华为什么都做,从原本的通信设备厂商,到手机,电脑,芯片,操作系统、云等等。
但华为也是有自己的边界的,这些年的业务延伸,更多的还是基于自己的业务慢慢去扩散,以通信技术、AI等为基础。
很明显,光刻机是半导体制造领域,并不是华为需要去干的事情,所以未来大概率不会去做光刻机。
3、华为并不需要什么都去做,也没这个必要
最后再说说,很多人总是莫名其妙的,其实一旦企业强了,就什么都要干,什么都能干,这是不正确的,就算企业想要多元化,也是有自己的边际,有所为有所不为。
华为并不需要什么都做,坦白讲,华为也没有这个能力,也没这个必要,所以关于光刻机,就不要强行往华为身上套了。
看到非官方消息,华为和中科院合作,研发出了8nm光刻机。下面分析消息的可信度和技术可能性。
一、芯片制造流程简介
先大概解释一下芯片制造过程,以便大家理解下面的技术姓内容。了解这个流程的话可以直接跳到二阅读。
这里略过和主题无关的晶圆制造和封测环节。
你可以想像一下刻图章的过程。假定我们要刻一个yin文(和阳文对应)图章(字凹陷,背景凸起,需要把字的笔画扣掉),上面两个字:“仁义”。下面的例子是为了说明芯片制造方法,真正刻图章没这么麻烦。步骤大致如下:1. 设计:在纸上设计要刻的字。2. 刻模:把字的笔画用刻刀刻掉,这张纸称为字模。3. 印章刻字表面强化处理(实际刻印章没这一步)。4. 涂漆:在印章基底材料上涂一层油漆。5. 字模复录:把字模复制在漆上(在漆上铺字模,描笔画)。6. 显字:除去被字笔画覆盖处的漆,无笔画处的漆保留。此时印章上没有漆的部分显示“仁义”二字(这里忽略镜像反转问题)。7. 刻字,即把没有漆的部分用刻刀刻掉。8. 除漆,把剩下的漆洗掉。
制造芯片的步骤和上面的刻图纸步骤一一对应(略去其他与本文内容无关的步骤,如基底抛光和多个清洗步骤等等):1. 芯片布局/布线设计(相当于设计)。2. 制作掩模,即根据设计来制作布局图案掩模(相当于刻模)。3. 晶圆表面氧化(相当于印章刻字表面处理)4. 涂胶,即在基底材料上涂敷光刻胶(相当于涂漆)。5. 光刻,即用光线穿过掩模板照射光刻胶(相当字模复录)。 光刻机用在这一步。 6. 显影,即除去光线照射过的部分光刻胶(相当于显字)。7. 刻蚀,即除去晶圆表面的氧化膜,露出下面的高纯硅(相当于刻字)。8. 除胶,即把晶圆表面剩余的光刻胶洗掉(相当于除漆)。
光刻得到的效果是:硅晶圆表面的二氧化硅薄膜的图案和掩模完全一致,相当于把掩模上的图形转移到晶圆表面的二氧化硅上,使二氧化硅表层开有和掩模完全一致的无数天窗,为后续工序做好了准备,仿佛批量复制了和掩模图形一致的二氧化硅薄膜贴在硅晶圆表面上。
造芯片到这里还有一步:掺杂,即在不同工序中把不同金属离子注入无数天窗下面的硅基底中,使这些区域改变特性,形成需要的半导体电气性能(即形成P型或N型半导体,两种不同半导体℡☎联系:小区域之间形成单向导电的P/N结,连续的三个PNP或NPN区域含有两个P/N结,形成具有放大作用的三极管,这是集成电路的最基本元件)。
需要指出,超大集成电路芯片极为复杂,需要几十步工序,步骤1对某种芯片只需要一次,步骤2也只需要一次,但是需要为每道工序制作一个不同掩模。步骤3到8需要重复数十次,每道工序一次,每次使用不同掩模,而且不同工序的具体步骤可能区别很大,比如布线工序就有很多不同,但是光刻步骤总是需要的。
二、光刻机研发难点与芯片成本
光刻机零件数万,最关键的是三个部件:EUV光源,透镜组,高对准精度工作台。要是能解决这三个部件的问题,其他零部件的攻关难度可能小一些。已经清楚这些问题的可以直达三。
几个光刻机影响良率和生产效率,最终影响产品成本的关键因素:
1. EUV光源的功率。 光源功率越大生产效率越高。因为根据晶圆面积(通常用直径衡量,常见的有5、8、12英寸)和单个芯片的大小,一片晶圆可以排列上数十到数百个芯片。掩模一般只覆盖一个芯片,一道工序中晶圆上每个芯片需要曝光一次,一片晶圆排列500个芯片的话单一工序需要曝光500次。光刻胶感光敏感度一定的情况下,单一芯片一道工序彻底曝光需要的时长取决于光刻机输出功率或者光强,输出功率越高曝光所需时长越短,生产效率也提高了。
这里跳过EUV光源的视场和发光效率两个指标。
2. 镜头组光学岐变。 光线通过镜头会产生岐变,最明显的例子是超广角镜头成像时边缘岐变极为明显。多种因素可能造成岐变,如果岐变过大,经过掩模投影到光刻胶上的图形也相应产生岐变,造成良品率降低。
3. 移动工件台的定位精度。 因为单个芯片需要多次曝光,而为了曝光晶圆上的多个芯片,首先相邻芯片的间隔必须精确,其次,同一个芯片每一次曝光必须与之前的曝光位置精确对准。工件台定位精度差会造成良率下降,是决定良率的主要因素之一。
4. 工件台运动速度。 一个芯片曝光需要的总体时间是工件台移动到这个芯片的位置并定位完成的时间加上单纯曝光时间。因此移动和定位的速度越快生产效率越高。这个指标和定位精度互相矛盾。
生产线的良率和生产效最后都反映在最终的芯片成本上。
晶圆生产线上的其他设备处理一道工序的时间是按照晶圆计算的。比如单次掺杂工序,整个晶圆上的所有芯片一次处理完成。但是光刻工序是按照晶圆上的芯片数量计算的,即一片晶圆的一道曝光工序所需总体时长是单一芯片定位加曝光时长乘以晶圆上的芯片数量。因此一定产量的晶圆生产线上的光刻机比其他设备多,而且光刻机效率越低,一定产量生产线需要的光刻机越多。因此光刻胶的效率影响生产线造价和运行成本,最后 低效光刻机增加的生产线成本也使芯片的资金占用和运营成本提高。
三、消息真实姓分析
如果这个消息是编的,那么为什么不编7nm,偏偏编大家都不习惯看到的8nm?这是间接证据,不过硬。此外只能从技术角度分析了。
国产工作台似乎以前已经过关了,据说可以达到一点几nm的对准精度,8nm光刻机的话够用了,但是运动速度指标(直接关系到生产效率)不清楚,也许比国外最高水平差一些,无非是单片产品成本高一些。
EUV光源其实国产也有了,不过以前功率远远不够,结果就是需要的曝光时间太长,一个是需要配套的光刻胶更灵敏,难度很大;另一个是严重影响生产效率。不知道怎么解决的。个人认为,光源功率提高了有可能,但是达不到可用水平(比如提高后只能达到一分钟或数分钟完成一次曝光)。那么多路EUV光源并联可能是一个可行途径,但是即使这样可能仍然达不到asml的曝光效率水平。
镜头的关键是高精度,不然岐变太严重会导致掩模图形投影到芯片上时失真太大,尤其是镜头周边岐变更严重。镜头高精度加工技术可能有突破,但是如果不能达到理想水平的话影响成像光场面积(边缘因为岐变大不能用)和产品良率。
把焦距拉近能使成像质量改进一些,但是同等euv光源强度在更近焦距时光强度下降,这又增加了曝光时长,降低生产效率。
所以,以前中国的EUV光刻技术不是没有实现,而是技术水平不达标,用于批量生产光刻机效率和良率无法和ASML的产品竞争(还有视场小的问题,制造不了大芯片,略过不提)。
但是这样凑合出来的只具有较低生产效率和良率的光刻机能解决华为没有芯片的问题,是救命的。那么这两个影响芯片成本的问题对华为来说似乎可以忍受,因为活下去是最高优先级。
但是还有一个因素:华为秘密研发了很多技术,以前是锁在保险柜里,被制裁后陆续拿出来一些。到底有哪些,有多少外界都不清楚。 你永远也不知道下一刻华为能从兜里掏出什么。
比如,华为手机公开的一项技术: 计算光学 。就是用算法补偿镜头的岐变,用在成像之后根据已知的镜头岐变矫正照片数据的像素位置,亮度和颜色。个人觉得,华为可能把这项技术用在光刻机上,镜头不太行就用算法分析这套特定镜头的岐变,然后分析岐变产生在哪里,再针对某个或某几个镜头的特定位置做精细℡☎联系:调(研磨),反复多次,最后达到较好效果。这样一来镜头组加工成本会大幅度增加,但是华为目前可以接受。
类似的思路还有一个,即根据镜头组的特定岐变特性制作主动岐变掩模,抵消掉镜头组产生的光学岐变,使得通过掩模投影到光刻胶平面的图形岐变较小。不知道这个思路难度有多大,可能需要EDA软件能按照特定岐变数据生成岐变补偿掩模设计,或者用一个单独的软件,以EDA的输出作为输入,生成岐变矫正掩模数据。
这是我们知道一些线索的,可能会有其它黑 科技 也说不定。
比如,是否有可能是华为拿出了黑 科技 ,这个传闻中的光刻机采用了和ASML现有技术路线完全不同的能大大简化光刻机实现难度的技术路线?这样做还可以规避诸多专利壁垒。
比如 X射线光刻机 ?其波长更短,更有益于提升制程。生产高制程手机芯片时,其他条件(光刻胶感光灵敏度、光刻机输出功率,芯片产品制程等等)相同的情况下,波长更短X射线光刻机的生产效率比EUV光源成倍提高,因为波长较短,加工制程比EUV光刻机基础制程高的芯片需要增加的重复曝光的次数对X射线光刻机不再需要了,因此能够大大降低工序数量,提高生产效率。
问题是X射线穿透姓极强,掩模制造难度不小。可能只能用铅合金试试。还有X射线的聚焦问题,普通光学透镜不管用,要采用全新的方法。所幸这种X射线聚焦方法已经在1991年出现了,当时用于放射线治疗装置,现在当时的专利已经过期了。还有X射线管及其聚焦光路的输出功率问题。X射线敏感的光刻胶也是全新的。
这种X射线光刻机的技术路线与ASML现有光刻机完全不同,如果相关技术问题能被解决,那么中国可以直接跨入下一代光刻机领域,光刻机将不再是制程提升的主要限制因素。
还有一个可能性,用美国科学家发明发明的利用空心玻璃毛细管束聚焦X射线的方法聚焦极紫外光,这种方法用在光刻机上就不再需要光学镜头。
所以我个人认为,现在研发出8nm光刻机的可能性存在,但是这么快还是让人惊讶,或者对我来说说可信度似乎较低。不过,据说中芯国际承担国产芯片需要的设备和材料等等的验证。如果现在8nm光刻机真出来了,不出意外应该还是中芯国际担任验证工作,需时估计大约一年左右(比成熟产品要长)。是否是真的需要一年之后再看。
从@Jim博士 的光刻机系列文章中获得了不少知识,仅在此表示感谢。
原创不易,谢谢支持。