中国光刻机历程
1964年中国科学院研制出65型接触式光刻机;1970年代,中国科学院开始研制计算机辅助光刻掩膜工艺;清华大学研制第四代分部式投影光刻机,并在1980年获得成功,光刻精度达到3℡☎联系:米,接近国际主流水平。而那时,光刻机巨头ASML还没诞生。
然而,中国在1980年代放弃电子工业,导致20年技术积累全部付诸东流。1994年武汉无线电元件三厂破产改制,卖副食品去了。
1965年中国科学院研制出65型接触式光刻机。
1970年代,中国科学院开始研制计算机辅助光刻掩模工艺。
1972年,武汉无线电元件三厂编写《光刻掩模版的制造》。
1977年,我国最早的光刻机GK-3型半自动光刻机诞生,这是一台接触式光刻机。
1978年,1445所在GK-3的基础上开发了GK-4,但还是没有摆脱接触式光刻机。
1980年,清华大学研制第四代分步式投影光刻机获得成功,光刻精度达到3℡☎联系:米,接近国际主流水平。
1981年,中国科学院半导体所研制成功JK-1型半自动接近式光刻机。
1982年,科学院109厂的KHA-75-1光刻机,这些光刻机在当时的水平均不低,最保守估计跟当时最先进的canon相比最多也就不到4年。
1985年,机电部45所研制出了分步光刻机样机,通过电子部技术鉴定,认为达到美国4800DSW的水平。这应当是中国第一台分步投影式光刻机,中国在分步光刻机上与国外的差距不超过7年。
但是很可惜,光刻机研发至此为止,中国开始大规模引进外资,有了"造不如买”科技无国界的思想。光刻技术和产业化,停滞不前。放弃电子工业的自主攻关,诸如光刻机等科技计划被迫取消。
九十年代以来,光刻光源已被卡在193纳米无法进步长达20年,这个技术非常关键,这直接导致ASML如此强势的关键。直到二十一世纪,中国才刚刚开始启动193纳米ArF光刻机项目,足足落后ASML20多年。
有。
目前荷兰终于解除禁令,卖给中国光刻机了。所以中国有荷兰光刻机。
但这个荷兰先进光刻机并不能代表中国芯片行业的腾飞。中国芯片行业真正的拯救者还得是中国自己。
原本外国加在中国身上的科技限制仿佛全都失效了一样。就在上周,有一个好消息传了过来,那就是一直以来处于保护主义不卖给中国光刻机的荷兰,同意我国以高价从全球光刻机巨头,ASML(阿斯麦)手中,采购14nm光刻机。
长久以来由于光刻机本身的特殊性,我国的网民甚至一度将其看作了半导体产业的救命稻草。但事实上,光刻机,只不过是芯片生产线上的一个零部件而已。或者说是一个生产环节。而一个芯片的生产,至少需要七大流程,分别是扩散,光刻,刻蚀,离子注入,薄膜生长,抛光以及金属化。
那么每个流程又需要多少设备呢?我们以中芯国际的12寸集成电路为例,造一个这玩意儿需要扩散设备22种,光刻机需要8种,刻蚀设备需要25种,离子注入设备需要13种,研磨抛光设备需要12种,清洗设备需要17种。
此外,还有涂胶设备,PVD设备,测试设备,检测设备,等等等等,林林总总少说得要数百个生产环节。一个光刻机,可不是万能药,能解决数百个生产环节的问题。
所以,单纯一个光刻机,肯定不可能实现中国芯片的全面飞跃。
但是,这并不意味着我是一个悲观主义者,外国人卖给中国光刻机这件事情的确
可以看作是中国芯片行业的重大转折,只不过最重要的点,并不是在光刻机上,而是在卖上面。
我国现在其实已经可以制造激光刻机了,主要制造厂商不是别家,是上海℡☎联系:电子。这家企业曾经还上过***的节目,就是在将光刻机的制造。
其技术虽然是国内顶尖,但是在国际上就比较落后了,落后于荷兰的ASML两代水准。但是按照中国人的实力,别管落后多少,有就行,只要有了,很快就能追赶上国际主流水准。
而这次之所以欧美国家愿意把自家的光刻机卖给中国馆,其最主要的原因还是那个老生常谈的理由,那就是因为中国有了。在中国没有某项技术的时候,欧美国家肯定会横下一条心,用全力阻止中国购买或者是研发。
但是当我们有了这项技术的时候,那么对方就会知趣地解除掉所有关于我国的限制。同样是芯片产业,最先拿到欧美解除令的其实还真不是光刻机,而是刻蚀机。这项技术禁令的接触时间,是在2015年。
当时美国商务部下属的产业安全局是这么说的:中国已经从事实上获取了来自中国企业的、和美国产品数量、品质相当的刻蚀设备,继续实施国家安全出口管制措施已然毫无意义。
现如今中国已经可以完全可以自行生产芯片制造环节中需要的全部仪器,而且不会落后于国际领先水准太多,最多也就落后国际主流水准一代到两代。也有个别产品,比如中℡☎联系:半导体的蚀刻机已经达到了国际先进水准,还有一小部分水平停留在三代以前。
总的来说,中国的芯片行业,前途是光明的,但是这个光明前途,并非是荷兰光刻机带来的,相反,是因为我国芯片行业的未来光明,荷兰才愿意给我们光刻机。
未来世界最大的机遇是中国。随着超级市场的需求和教育水平的提高,中国将有越来越多的科技人才,芯片光刻技术顺理成章轻松解决。
光刻机是芯片制造的关键设备,我国投入研发的公司有℡☎联系:电子装备(集团)股份,长春光机所,中国科学院等都在研发,合肥芯硕半导体有限公司,先腾光电科技有限公司,先腾光电科技有限公司, 合肥芯硕半导体有限公司都有研发以及制造。而且有了一定的科研成果,但是目前我国高端芯片的制造却主要依赖荷兰进口的光刻机。我国光刻机在不断发展但是与国际三巨头尼康佳能(中高端光刻机市场已基本没落)ASML(中高端市场近乎垄断)比差距很大。
光刻机是芯片制造的核心设备之一,按照用途可以分为好几种:有用于生产芯片的光刻机;有用于封装的光刻机;还有用于LED制造领域的投影光刻机。用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上最大的短板,国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口,光刻机被业界誉为集成电路产业皇冠上的明珠,研发的技术门槛和资金门槛非常高。也正是因此,能生产高端光刻机的厂商非常少,到最先进的14nm光刻机就只剩下ASML,日本佳能和尼康已经基本放弃第六代EUV光刻机的研发。相比之下,国内光刻机厂商则显得非常寒酸。
上海℡☎联系:电子装备(集团)股份有限光刻机主要用于广泛应用于集成电路前道、先进封装、FPD、MEMS、LED、功率器件等制造领域,2018年出货大概在50-60台之间。营业收入未公布,政府是有大量补贴的。处于技术领先的上海℡☎联系:电子装备有限公司已量产的光刻机中性能最好的是90nm光刻机,制程上的差距就很大,国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。
2016年11月15日,由长春光机所牵头承担的国家科技重大专项02专项——“极紫外光刻关键技术研究”项目顺利完成验收前现场测试。在长春光机所、成都光电所、上海光机所、中科院℡☎联系:电子所、北京理工大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学等参研单位的共同努力下,历经八年的戮力攻坚,圆满地完成了预定的研究内容与攻关任务,突破了现阶段制约我国极紫外光刻发展的核心光学技术,初步建立了适应于极紫外光刻曝光光学系统研制的加工、检测、镀膜和系统集成平台,为我国光刻技术的可持续发展奠定了坚实的基础。
合肥芯硕半导体有限公司成立与2006年4月,是国内首家半导体直写光刻设备制造商。该公司自主研发的ATD4000,已经实现最高200nm的量产。
无锡影速成立与2015年1月,影速公司是由中科院℡☎联系:电子研究所联合业内资深技术团队、产业基金共同发起成立的专业℡☎联系:电子装备高科技企业。影速公司已成功研制用于半导体领域的激光直写/制版光刻设备、国际首台双台面高速激光直接成像连线设备(LDI),已经实现最高200nm的量产。无锡影速成立与2015年1月,影速公司是由中科院℡☎联系:电子研究所联合业内资深技术团队、产业基金共同发起成立的专业℡☎联系:电子装备高科技企业。影速公司已成功研制用于半导体领域的激光直写/制版光刻设备、国际首台双台面高速激光直接成像连线设备(LDI),已经实现最高200nm的量产。
先腾光电成立于2013年4月,已经实现最高200nm的量产,在2014国际半导体设备及材料展览会上,先腾光电亮出了完全自主知识产权的LED光刻机生产技术,震惊四座。
上海℡☎联系:电子装备有限公司的步进式扫描光刻机吧,估计是中国最先进的了。
SSA600/20 步进扫描投影光刻机采用0.75数值孔径和四倍缩小倍率的ArF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,实现可用于前道IC制造90nm关键层和非关键层的先进光刻设备。此外,该设备通过采用多种可供选择的先进专利照明技术,并配合其他分辨率增强技术,能够满足客户高于90nm分辨率的生产需求。该设备可用于8寸线或12寸线的大规模工业生产。
本人亲自用过,号称能有90nm分辨率但是实际使用情况看2um还是能达到的。6寸、8寸、12寸都能生产,人际界面良好,效率还算可以,跟国外同类型机器相比故障率稍高。
第一,目前全球最先进的光刻机,已经实现5nm的目标。这是荷兰ASML实现的。
而ASML也不是自己一家就能够完成,而是国际合作才能实现的。其中,制造光源的设备来自美国公司;镜片,则是来源于德国的蔡司公司等。这也是全球技术的综合作用。
第二,中国进口最先进的光刻机,是7nm。
2018年,中芯国际向荷兰ASML公司定制了一台7nm工艺的EUV光刻机,当时预交了1.2亿美元的定金。请注意,当时这台机器还没有交付,而是下订单。
但国内市场上,其实已经有7nm光刻机。在2018年12月,SK海力士无锡工厂进口了中国首台7nm光刻机。海力士也是ASML的股东之一。
第三,目前国产最先进的光刻机,应该是22nm。
根据媒体报道,在2018年11月29日,国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制,光刻分辨力达到22纳米。
请注意该报道的标题:“重大突破,国产22纳米光刻机通过验收。”
也就是22nm的光刻机,已经是重大突破。
22nm的光刻机,关键部件已经基本上实现了国产化。“中科院光电所此次通过验收的表面等离子体超分辨光刻装备,打破了传统路线格局,形成一条全新的纳米光学光刻技术路线,具有完全自主知识产权。”
有关报道中的“全新的技术”,也就是中国科研工作者在关键部件完全国产化情况下,实现的这一次技术突破
中国和世界顶尖光刻机制造还有很大差距。
华为麒麟受制于人,中芯国际不堪大用,澎湃芯片久不见进展,虎愤芯片勉强能用。
实用更是有很远的路要走。
大家放平心态。