中國的芯片技術是什麼水平?為何造不出頂級光刻機?

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中國的芯片技術是什麼水平?為何造不出頂級光刻機?

這兩天中興的事情出來後,我把答覆翻了出來,放在下面和大家分享;《科技日報》今天恰好也有一篇專欄文章,談到了光刻機技術瓶頸的問題,我把文章放在下面,讓大家瞭解中國芯片技術的多個側面。

中國的芯片技術現在達到了什麼水平?

芯片製造主要分為三大環節:晶圓加工製造、芯片前期加工、芯片後期封裝。

其中技術難度最大最核心的是芯片前期加工這個環節,分為上百道製程,每道製程都有相應的裝備。在這些裝備裡面,技術難度最大的就是光刻技術。

中國半導體技術主要是在第一和第三環節。第二個環節中的技術裝備大部分處於空白,所以高端的整個芯片都需要進口。

現在,我們已經攻克了前期加工裝備的蝕刻技術,達到了7納米的國際領先水平。目前等待技術明珠——光刻技術的突破。

是什麼卡了中國頂級光刻機的脖子?

指甲蓋大小的芯片,密佈千萬電線,紋絲不亂,需要極端精準的照相機——光刻機。光刻機精度,決定了芯片的上限。高精度光刻機產自ASML、尼康和佳能三家;頂級光刻機由ASML壟斷。

“十二五”科技成就展覽上,上海微電子裝備公司(SMEE)生產的中國最好的光刻機,與中國的大飛機、登月車並列。它的加工精度是90納米,相當於2004年上市的奔騰四CPU的水準。國外已經做到了十幾納米。

光刻機跟照相機差不多,它的底片,是塗滿光敏膠的硅片。電路圖案經光刻機,縮微投射到底片,蝕刻掉一部分膠,露出硅面做化學處理。製造芯片,要重複幾十遍這個過程。

位於光刻機中心的鏡頭,由20多塊鍋底大的鏡片串聯組成。鏡片得高純度透光材料+高質量拋光。SMEE光刻機使用的鏡片,得數萬美元一塊。

ASML的鏡片是蔡司技術打底。鏡片材質做到均勻,需幾十年到上百年技術積澱。

另外,光刻機需要體積小,但功率高而穩定的光源。ASML的頂尖光刻機,使用波長短的極紫外光,光學系統極複雜。

有頂級的鏡頭和光源,沒極致的機械精度,也是白搭。光刻機裡有兩個同步運動的工件臺,一個載底片,一個載膠片。兩者需始終同步,誤差在2納米以下。兩個工作臺由靜到動,加速度跟導彈發射差不多。


相當於兩架大飛機從起飛到降落,始終齊頭並進。一架飛機上伸出一把刀,在另一架飛機的米粒上刻字,不能刻壞了。

而且,溫溼度和空氣壓力變化會影響對焦。機器內部溫度的變化要控制在千分之五度,得有合適的冷卻方法,精準的測溫傳感器。

SMEE最好的光刻機,包含13個分系統,3萬個機械件,200多個傳感器,每一個都要穩定。像歐洲冠軍盃決賽,任何一個人發揮失常就要輸球。

發展光刻機,需要高素質的人群。這需要用五十年、一百年的長遠眼光去做事情,而不是期望幾個月解決問題。

如今,我國的光刻技術主要應用於中低端市場。而國際巨頭仍在前進,發展浸沒式光刻機(光在水中波長更短)、磁懸浮驅動(減少工作面震動)、反射鏡代替透鏡技術、真空腔體的極紫外光學系統……


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