; 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℡☎联系: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。
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℡☎联系: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℡☎联系: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℡☎联系: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!
中国的科学技术水平发展迅猛,即使如此,在某些高端技术方面,我们还远远落后。其中代表的就是:光刻机,蒸镀机,航空发动机。
光刻机是制造芯片必不可少的设备,拥有先进的光刻机是制造高性能芯片的基础,然而,目前高端光刻机全部掌握在外国人手里,代表的有荷兰ASML、日本的尼康和佳能。
而ASML拥有目前世界最先进的EUV光刻机,能制造7nm的芯片,晶圆代工厂台积电正是因为拥有ASML的光刻机,掌握着目前最先进的芯片制造能力。
日前,上海℡☎联系:电子宣布28nm光刻机研发成功,并将在2021-2022年交付国内首台28nm浸没式光刻机,这意味着国产光刻机工艺从以前的90nm一举突破到28nm。然而,这与世界ASML的光刻机至少还差距3代,中国的光刻机研发之路依旧任重而道远。
随着2017年苹果首次在IPHONEX上采用OLED屏幕,越来越多的手机厂商选择在自家的手机上装配OLED屏幕,OLED凭借省电、高对比度、可折叠等优势获得越来越多消费者的青睐,相信OLED屏幕必将逐步取代LCD,成为手机屏幕的首选。
OLED屏幕制造的关键设备正是蒸镀机,蒸镀机的工作就是把OLED有机发光材料精准、均匀、可控地蒸镀到基板上。Canon Tokki能把有机发光材料蒸镀到基板上的误差控制在5℡☎联系:米内,这是什么概念?1℡☎联系:米相当于头发直径的1%。没有其他公司的蒸镀机能达到这个精准度。买到Canon Tokki的设备就如同得到了一张生产OLED面板的“入场券”,三星正是凭着拥有tokki蒸镀机,占领了目前超过90%的OLED屏幕出货量,而国内面板企业京东方也因为买到一台tokki蒸镀机才实现了OLED的量产。
目前国内也是没有厂商能制造如此高精度的蒸镀机。
航空发动机被誉为工业皇冠上的明珠,是一个国家工业实力的集中体现。航发是典型的资金密集型和技术密集型产业,门槛相当高,具有独立研制先进航发的国家更是很少,就拿印度来说,印度研发卡佛里涡扇发动机花了25年,砸了33亿美元,设计指标一降再降,却始终拿不出成果。
世界范围内,英、法、俄罗斯、乌克兰能算得上是航发强国,而实力最强的还是美国——三大航发巨头中的普拉特·惠特尼与GE都来自美国。具备研发、制造和生产航空发动机的国家一般都不轻易出口自己的技术,只出口发动机成品,有的甚至连维护都需要送回原产国。
中国的半导体产业虽然谈不上落后,但也算不上先进,有像华为海思这样闻名全球的芯片公司,也有崭露头角的汇顶 科技 、紫光展锐这样的芯片公司。但整个半导体产业链其实是非常庞大的,中国的芯片公司主要只是掌握了设计。
整个半导体产业链规模是十分庞大的, 从EDA到芯片设计、芯片制造,到最后封装测试,所涉及到的公司不计其数。 而在中国大陆,半导体产业主要存在于芯片设计这块,我上面提到的华为海思便是主要做芯片设计,并未参与到制造过程中。
中国的芯片公司把产品设计出来后再交给代工厂生产,如咱们熟悉的台积电,不仅是麒麟系列芯片的代工厂,还是苹果A系列芯片的代工厂,也就是说, 台积电是芯片设计公司的上游供应商,而在台积电的上面,还有更上一级的供应商,那就是半导体设备商。
整个半导体制造产业中,最核心的设备就是光刻机, 因为缺少了光刻机,中芯国际目前仅取得了14nm工艺进展。 相比之下,台积电已经在量产5nm、规划3nm工艺了,所存在的差距确实是巨大的。不过现在好消息传来了,中国已经开始追赶了。
投影物镜、工件台和光源,这是制造光刻机的三大核心子系统,对自主生产光刻机有着至关重要的作用。 早在2001年的时候,荷兰光刻机公司ASML就生产出了双工件台系统, 极大的提升了光刻机的产能,从原本单工件台的80片/时,提升到了270片/时。
就在那时候,ASML已经把光刻机的分辨率已经推进到0.1℡☎联系:米,而中国光刻机分辨率还处于0.8到1℡☎联系:米,而且缺乏产业化,主要研制单位都是研究所。ASML双工件台系统的推出,引起了清华大学机械工程系教授朱煜的关注。
朱煜当时就认定,中国必须掌握这样的顶尖技术,因为这是强大的技术壁垒,双工件台称得上是半导体产业中一个世界级的难题。 在这样的背景之下,朱煜参与了“十五”、“863”IC装备重大专项的规划工作,2004年便研制出了10纳米同步精度的超精密运动平台。
但在后续的研发过程中,朱煜团队又陷入到了瓶颈之中,从2004到2008年,团队一度因为研发经费不足而几乎停滞,好在2009年“02专项”开始实施,团队才再次获得科研经费,从这时开始,朱煜团队开始重点研发双工件台。
为了加快产业化进程,2012年朱煜等人成立了华卓有限,也就是如今的华卓精科,经过长达8年的努力,朱煜团队终于开始收获回报了。 2016年华卓精科研制成功两套α样机,这也是“02专项”光刻机项目群中,首个通过正式验收的项目。
如今在朱煜等人带领下的华卓精科,成功 打破了ASML长达20年的双工件台垄断, 成为了全球第二家掌握高端光刻机双工件台的企业。按照计划, 华卓精科将于2021年生产可用于浸没式28nm光刻机的DWSi系列双工件台,朱煜表示,这款产品的售价约为6000万元。
目前华卓精科已经拿下了上海℡☎联系:电子的订单,公司的工件台已经于2020年4月供货。不过摆在华卓精科面前的难题依然艰巨,因为这家公司目前仅有上海℡☎联系:电子一家客户,而全球三大光刻机厂商尼康、佳能和ASML的高端工件台均为自主研发。
需要注意的是,尼康、佳能和ASML合计占据全球超过90%的光刻机份额,华卓精科基本上没有任何机会向这三家企业销售工件台。三家公司也都一致地认为,工件台属于核心技术,不对外销售,因此才使得华卓精科成为了上海℡☎联系:电子工件台的唯一供应商。
总之摆在华卓精科面前的难题依然很严峻, 首先是客户单一化,成为了企业营收最大的难题;其次上海℡☎联系:电子主要生产SSX600和SSX500 两个系列的光刻机,只能满足90nm工艺需求, 对于日渐提升的半导体产业而言,意义还是很有限的。
所以中国自主光刻机能否实现更进一步的突破,还得看后面上海℡☎联系:电子能够做得怎么样。 据悉,上海℡☎联系:电子的28nm光刻机即将于2021年交付,其中华卓精科的工件台起到了非常重要的作用。 真心希望如外界所言,国产光刻机能够在2021年迎来新的突破!
在华为断芯的近1年时间里,华为的业务受到了巨大的影响,除了手机业务之外,5G通信设备业务、消费者业务以及 汽车 业务等,都或多或少开始走下坡路。但是华为也因此成为了国内半导体行业的“吹哨人”,给国内半导体敲响了警钟,所以各大机构和企业都纷纷大举自研芯片的旗帜,中国半导体开始进入快速道,全面加速!
值得开心的是,在还不到一年的时间里,中国半导体确实有了非常大的进步和突破。如果没有华为断芯事件的影响,这些研究成果或许需要花三五年甚至更久的时间才可能成功,从这一点上来看,美国反而是做了一件好事!
然而,就在国内半导体好消息不断的时候,美国却突然放松了对华为的芯片限制。批准了对华为供应 汽车 零部件芯片的许可申请,为期4年。这到底是怎么回事呢?难道美国良心发现了吗?目前华为并没有正面回应这一消息,但美国突然松口背后肯定不会那么简单,华为还是不能掉以轻心。
在笔者看来,美国的“仁慈”只不过是套路的开始,松口的时机就充满了玄机。
前不久,中国半导体刚刚宣布,上半年的芯片产能再创新高。并且上海℡☎联系:电子也宣布自研28nm光刻机也要落地了,这接二连三的好消息正在释放一个讯息,中国已经逐渐具备中低端芯片自给自足的能力了。而 汽车 芯片本来对于制程工艺的要求就不高,28nm或者14nm制程工艺的芯片都能够满足 汽车 芯片的需求。
这就到了问题的关键,如果美国坚持不对华为供应 汽车 芯片,那么中国就会全力自己造,所以要不了多久,中国就会有可以替代美国芯片的产品,到时候, 汽车 芯片的价格也会因为中国的突破而出现全面下调。美国不仅会失去中国 汽车 芯片的大单,同时还会影响全球 汽车 芯片的价格。
为了防止这样的事情出现,美国松口了,一方面是想要赚钱,一方面也是想要让国内半导体放松警惕,继续让国内延续“拿来主义”,保持自己的优势,果然还是套路满满。
这已经不是美国第一次这样做了,在上海℡☎联系:电子研发成功28nm光刻机之后,美国就允许ASML公司向中国出售DUV光刻机。目前市面上最先进的光刻机就是EUV光刻机,先进的技术没有我们的份,但是被淘汰或者落后了一二代的技术才可以卖给我们,这确实让人非常不能接受。
所以,越是受到这样的屈辱,我们就越应该重视自研芯片。美国害怕或者不愿意看到中国半导体崛起,那么最好的反击就是崛起给他们看。就算在顶尖芯片领域,中国还有很多技术难关需要去攻克,但是实现中低端芯片的自给自足,在短期内还是可以完成的目标。所以不管美方现在的态度如何转变,都不要影响到国内半导体的方向。唯有自研这一条路,埋头干就对了,对此,你怎么看呢?
对于28nm光刻机事件有着不少的质疑声,怀疑会不会是骗钱项目。目前消息并没有被证实。
老美对华为的芯片封锁,让国内大批网友开始持续关注国内芯片行业的发展。希望华为能够顺利渡过难关的同时,也希望我国的芯片技术能够快速壮大和发展,把高科技技术产业的命脉掌握在自己手里。
近日网上爆出荷兰阿斯麦将停止向中国出售可以生产28nm的EUV光刻机的消息,毫无疑问这是阿斯麦在被老美威逼利诱下作出的决定。
事实上,高新技术产业迅速发展下的中国对于28nm芯片的需求量十分巨大,这让阿斯麦始终把中国作为重要的大客户,来自中国的的订单在阿斯麦的营收中占有相当大的比重,而切断与中国的合作这对于阿斯麦来说无疑是“自断一臂”的做法。
曾表示虽然国内目前有许多企业已经掌握了比较成熟的28nm制作技术,但是在光刻机的研发制作方面技术还不够成熟,短期内国产光刻机的产能无法满足国内市场的需求。