光刻机(Mask Aligner)是采用类似照片冲印的技术,把掩膜板上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上的设备,是制造芯片的核心装备,也是目前顶尖 科技 的代表。中美 科技 竞争下,因光刻机使用部分美国技术,华为自研的高端芯片供应链被掐断,中芯国际也无法采购最先进的EUV。高端光刻机已成为当前中国半导体的软肋。
高精度光刻机的制造工艺极其复杂,核心零件便有8万个左右,共需要超10万个零部件,因此,光刻机也有了“现代光学工业之花”的称号。如此高的制造门槛,也就导致了光刻机制造领域的玩家也寥寥无几。“头部玩家”基本被荷兰阿斯麦(ASML),日本的尼康和佳能垄断:
佳能光刻机
佳能光刻机的 历史 始于对相机镜头技术的高度应用。佳能灵活运用20世纪60年代中期在相机镜头开发中积累的技术,研发出了用于光掩膜制造的高分辨率镜头。此后,为了进一步扩大业务范围,佳能开始了半导体光刻机的研发,并于1970年成功发售日本首台半导体光刻机PPC-1,正式进入半导体光刻机领域。目前,佳能的光刻机阵容,包括i线光刻机和KrF光刻机产品线。佳能已累计出货5600余台光刻设备,覆盖众多领域,尤其是在步进光刻机细分市场,佳能有超过80%的市场份额,受到了中国客户的喜爱。
尼康光刻机
尼康则是凭借相机时代的积累,在日本半导体产业全面崛起的初期,一度成长为全球光刻机巨头,独占行业50%以上的份额。手里的大客户英特尔,IBM,AMD,德州仪器等几乎每天堵在尼康门口等待最新的产品下线,一时风光无两。然而,在美国政府将EUV技术视为推动本国半导体产业发展的核心技术后,美国便将自己一手支持的当 时尚 属小角色的阿斯麦推上前台,并在半导体干湿刻法的技术之争中胜出,尼康也由此开始衰落。其昔日的客户和盟友纷纷背叛,晶圆代工厂基本都将尼康的光刻机排除在大门之外。尼康目前出货的光刻机基本只能卖给三星,LG,京东方等用来生产面板。受各业务下滑影响,尼康不得不进行了多次的大规模裁员。
ASML光刻机
ASML现在则是光刻机制造领域无可争议的霸主。它为半导体生产商提供光刻机及相关服务,其TWINSCAN系列是世界上精度最高,生产效率最高,应用最为广泛的高端光刻机型。全球绝大多数半导体生产厂商,都向ASML采购TWINSCAN机型,比如英特尔(Intel)、三星(Samsung)、海力士(Hynix)、台积电(TSMC)、中芯国际(SMIC)等。
市场上的主力机种是XT系列以及NXT系列,为ArF和KrF激光光源,XT系列是成熟的机型,分为干式和沉浸式两种,而NXT系列则是主推的高端机型,全部为沉浸式。
ASML基于极紫外(EUV)光源的新型光刻机,型号定为NXE系列,是一个划时代的产品,关键尺寸在10nm以下的芯片晶圆,只能用EUV光刻机生产,ASML实现了该领域的***垄断。
在国产光刻机制造企业当中,上海℡☎联系:电子相对比较出色。
目前,上海℡☎联系:电子能量产的光刻机是在90nm,其主要在低端光刻机领域发力,在低端领域拿下全球40%的市场份额。而中国有80%的低端光刻机都来自于上海℡☎联系:电子。今年,上海℡☎联系:电子将交付中国首台28nm immersion式光刻机,制程技术进步不小。
以上对比可以看出,中国和日本在光刻机领域已存在不小的差距,而在与全球顶尖供应链厂商ASML相比时,更是难以企及。难怪ASML公司总裁放言,就算把图纸给我们的公司,也永远仿造不出顶级光刻机!这话虽然听着让人非常不爽,但是不得不承认这就是现阶段的现实问题!
如今,在美国霸权限制横行之下,中国已深深明白了光刻机的极端重要性。每个中国人也都心知肚明,只有我们自己真正拥有,才能无所畏惧。在芯片问题亟待解决的今天,加上国家的大力引导,中国人自己的高端光刻机必将更早成为现实。
全世界只有中国、日本、荷兰可以制造光刻机,日本的代表企业是尼康、佳能,曾经的光刻机“王者”,后来被荷兰ASML反超后就一蹶不振了,而中国也可以制造光刻机,只是达不到顶尖光刻机的精细程度。
目前,荷兰ASML一家公司几乎垄断了全球的高端光刻机市场,主要是EUV光刻机,造价极高,暂时没有一家竞争企业可以与之匹敌,每年稳定向大客户供货。
光刻机的分类
光刻机一般根据操作的简便性分为三种,手动、半自动、全自动。
1、手动:指的是对准的调节方式,是通过手调旋钮改变它的X轴,Y轴和thita角度来完成对准,对准精度可想而知不高了。
2、半自动:指的是对准可以通过电动轴根据CCD的进行定位调谐。
3、自动:指的是从基板的上载下载,曝光时长和循环都是通过程序控制,自动光刻机主要是满足工厂对于处理量的需要。
品牌型号:慕朗迪光刻机
系统:k12
光刻机是法国人Nicephore niepce(尼埃普斯)发明的,起初是Nicephore niepce发现了一种能够刻在油纸上的印痕,当其出现在了玻璃片上后,经过一段时间的暴晒,透光的部分就会变得很硬,但是在不透光的部分可以用松香和植物油将其洗掉。
光刻机(lithography)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。光刻机的主要性能指标有:支持基片的尺寸范围,分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。分辨率是对光刻工艺加工可以达到的最细线条精度的一种描述方式。光刻的分辨率受受光源衍射的限制,所以与光源、光刻系统、光刻胶和工艺等各方面的限制。对准精度是在多层曝光时层间图案的定位精度。曝光方式分为接触接近式、投影式和直写式。曝光光源波长分为紫外、深紫外和极紫外区域,光源有汞灯,准分子激光器等。
台积电的光刻机是ASML公司的,台积电是芯片生产企业,持有ASML的股份。