中國有能力生產光刻機嗎?

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說到芯片製造,必然要提到光刻機,它是製造芯片的核心裝備。

一直以來,光刻技術都掌握在日本和少數歐洲國家手中,我國在這方面是短板,時常遭遇國外掐脖子、禁售等各種制約。今年上半年中興的危機,就是一個很好的警示,只有把技術牢牢抓在自己手中,才不會處處受制於人。

前不久,我國中科院光電所,用了七年時間,終於不負眾望,研發出了中國人自己的超分辨光刻機,並在成都測試成功。

這臺光刻機,採用365納米波長光源,光刻分辨力22納米,雙重曝光技術後,可用於製造10納米級別的芯片。也就是說,與荷蘭ASML公司的技術相比,這臺光刻機,用波長更長(近紫外)、成本更低(幾萬塊的汞燈)的光源,可以實現更高的光刻分辨力(0.06倍曝光波長),是世界上首臺分辨力最高的,紫外超分辨光刻裝備。

這一技術的研發,在原理上突破了分辨力的衍射極限,克服了限制中國芯片製造的一大障礙,還創下了47項國內專利和4項國際專利。

雖然說這一設備,短時間還無法應用於芯片生產,但它成功打破了國外相關技術的壟斷,取得了從無到有、從0到1的巨大進步!

相信用不了多久,中國芯片的研發技術,一定可以趕超其他國家!你們說呢,朋友們?

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不僅中國有日本也有,不過兩國和荷蘭ASML相比差的太遠了。

國內光刻機是中科院發明的,現在由上海微電子科技製造,產品適合成電路前道製造領域。2016年時開始向客戶提交首臺光刻機。但是距離ASML相比還是差的很多。


而日本則是水平不如ASML現在國際客戶向英特爾這些大戶就看不上日本的光刻機,而且銷售額僅是ASML的10分之一。基本上日本光刻機銷售上基本被荷蘭人打殘了,現在日本光刻機不過苟延殘喘。而且還賠錢。

荷蘭ASML合作伙伴有臺積電,三星,英特爾這三家大戶。他們三家也佔了全球市場的大部分份額。為了優先獲得光刻機,因為光刻機更新換代很快要先拿到手以技術優勢佔領市場。於是三家給ASML注入資金幫助他們開發新一代的光刻機,有了大量資金的ASML便可以順利高效的投入下一代的研發,始終保持著領先性。



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中國現在有能力生產光刻機,但是相比於世界先進水平而言有一定差距。



光刻機是生產CPU的重要設備,現在中國每年進口2000億美元的芯片產品。這也是我國努力研製屬於自己光刻機的原因。



目前我國生產的最先進的光刻機是上海微電子裝備有限公司的光刻機,性能最好的是能用來加工90nm芯片的光刻機,技術差距可以說是鴻溝巨大,相當於國際上2004年的水平。正是因此,國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口。



以美國為首的《瓦森納協定》又稱瓦森納安排機制,全稱為《關於常規武器和兩用物品及技術出口控制的瓦森納安排》,對中國禁止出售先進的光刻機,比如2010年90nm以下的設備是不允許銷售的,到2015年就改成65nm以下的了。



目前最先進的EUV光刻機全球僅僅是荷蘭的ASML公司能夠生產,2016年的時候,每臺先進光刻機的售價超過了1億歐元,據說今年更是可能超過5億歐元。眾所周知的芯片大廠,如英特爾、三星、臺積電等等都是購買的ASML的光刻機。



雖然中國在光刻機進口上受到種種限制,但壓抑太久遲早要爆發,歐美對中國的限制遲早成為中國發展國產光刻機的磨刀石,特別是中國這樣的大國。我國一定會在這條路上追上歐美,趕超歐美。


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中國完全有能力生產光刻機,上海微電子SMEE在2009年12首臺先進封裝光刻機產品SSB500/10A交付用戶。但是SMEE已量產的光刻機中性能最好的是90nm光刻機,製程上的差距就很大,國內晶圓廠所需的高端光刻機基本完全依賴進口。中國目前的光刻機還有中國電子科技集團公司第四十五研究所國電已經量產的是1500納米 合肥芯碩半導體有限公司已經量產最先進的是200納米 先騰光電科技有限公司已經量產的是800納米,無錫影速半導體科技有限公司200納米。整體和光刻機巨頭ASML的euv光刻機差距是巨大的。

目前,光刻機領域的龍頭老大是荷蘭ASML,並已經佔據了高達80%的市場份額,壟斷了高端光刻機市場,最先進的EUV光刻機售價曾高達1億美元一臺,且全球僅僅ASML能夠生產。Intel、臺積電、三星都是它的股東,重金供養ASML,並且有技術人員駐廠,Intel、三星的14nm光刻機都是買自ASML,格羅方德、聯電以及中芯國際等晶圓廠的光刻機主要也是來自ASML。

ASML之所以能在高端光刻機領域獨佔鰲頭,本質上也是西方國家科學技術充分整合的體現,ASML生產光刻機所用的關鍵零部件,比如光源、物鏡其實也是西方供應商提供,光源和鏡頭來自蔡司和Cymbal,傳送帶來自VDL。像加工光學儀器的機床等一些設備也是源自德國。此外,Intel、臺積電、三星都是ASML的股東之一,向ASML提供資金。在2012年底,為了解決EUV的光源問題,公司收購了美國的光源生產商Cymer;2016年11月份ASML以10億歐元現金收購 Carl Zeiss SMT的24.9%股權;以此保證能量產EUV。

去年上海微電子裝備(集團)股份有限公司(SMEE)宣佈,與世界領先的芯片製造設備的領先廠商阿斯麥 (ASML) 簽署戰略合作備忘錄(MoU),為雙方進一步的潛在合作奠定了基礎。。聯繫到近年來多家國內單位取得光刻機技術突破。也許在攻克光刻機技術難關方面,中國和很多領域一樣,選擇了兩條腿走路的方式。

正是因為高端光刻機是非常關鍵的半導體設備,國家對於實現高端光刻機國產化非常重視,《中國製造2025》將其列為了集成電路製造領域的發展重點。因此,雖然在光刻機技術上中國與ASML的差距非常大,但隨著國家對於芯片產業的政策和資金扶植力度不斷加大,相關企業和科研機構刻苦攻關,中國的光刻機產品一定能迎頭趕上。


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絕大多數通用芯片90nm的足夠用了,像74系列,45系列,AD/DA等等芯片,封裝外形大小已經定死了,國產光刻機足夠應對這些產品的生產了。

國產光刻機確實距離世界先進水平差距較大,這大家都看的到。

目前各芯片製造商和芯片使用商們追求的高端7nm製造技術,說白了都是在追求眼球經濟,反正就是誰不擁有最高技術,明天就會立馬被淘汰一樣。實際上這是有巨大誤區的。

比如電腦在不停的更新換代,286,386,486,586,雙核,四核,8核等等等等。但直到現在,還有很多286電腦在工業領域被使用。五年前買的電腦和手機,現在還在用的比比皆是。

說的直接點,我們的消費習慣被那些掌控最先進技術的產品提供商們誤導了,是他們不斷用誇大的產品性能來賺取我們的暴利。

因此我說,先進技術當然要追趕,但現在國內能生產32nm的光刻機也不錯,應對80%以上的芯片生產沒有什麼問題。我們在歎服7nm技術的同時,要有清醒的認識,先把32nm做好,而不是好高騖遠,一口吃個胖子。我們的公眾也要有正確的心態,中國芯片製造業的差距並不如媒體所誇的鴻溝那麼大,好像我們沒有7nm技術,天就要塌下來一樣。


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說的微縮技術,如最新生產華為980芯片的7納米光刻機和蝕刻機。我們現在生產不了7納米光刻機,22納米光刻機據說成都能產,至少現在國產芯片有28納米的量產。蝕刻機國產的有5納米機械,已大量銷售。也不用悲觀,芯片不是不能生產,最多是微縮技術差點,大不了芯片體積大點。你見我們軍工、俄羅斯核心部門沒芯片用嗎?不存在的,最多芯片大點!


好漢路見不平一聲吼呀


中國有能力生產光刻機!但是離世界先進水平有不小的差距,不過目前正在趕上。


什麼是光刻機?

光刻機是芯片製造的核心設備之一,按照用途可以分為好幾種:有用於生產芯片的光刻機;有用於封裝的光刻機;還有用於LED製造領域的投影光刻機。用於生產芯片的光刻機是中國在半導體設備製造上最大的短板


光刻機被稱為“人類最精密複雜的機器”,該領域的龍頭老大是荷蘭ASML,並已經壟斷了高端光刻機市場。荷蘭ASML公司EUV光刻機售價高達1億美元,而且只有ASML能夠生產。



相比之下,中國最好的光刻機廠商上海微電子裝備有限公司(SMEE)已經量產的光刻機中,性能最好的SSA600/20工藝只能達到90nm,相當於2004年上市的奔騰四CPU的水準。而國外的先進水平已經達到了7納米,正因如此,國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口。



就算是進口也沒有那麼容易,由於美國主導《瓦森納協議》的限制,中國只能買到ASML的中低端產品,出價再高,也無法購得ASML的高端設備。例如:Intel、三星、臺積電2015年能買到ASML10 nm的光刻機。而大陸的中芯國際,2015年只能買到ASML 2010年生產的32 nm的光刻機,5年時間對半導體來說,已經足夠讓市場更新換代3次了。


雖然和世界先進水平有著不小的差距,但是這些年來中國一直在努力突破技術上的落後和封鎖,國家的“十二五”、“十三五”規劃也在半導體行業的各個領域都有相應的佈局。


2017年,由長春光機所牽頭承擔的國家科技重大專項02專項——“極紫外光刻關鍵技術研究”項目順利完成驗收。極紫外光刻(Extreme Ultraviolet Lithography, EUVL)被公認為是最具潛力的下一代光刻技術,面對的是7nm和5nm節點,代表了當前應用光學發展最高水平,作為前瞻性EUV光刻關鍵技術研究,國外同類技術封鎖嚴重,技術難度大、瓶頸多。


《中國製造2025》也將EUVL列為了集成電路製造領域的發展重點對象,並計劃在2030年實現EUV光刻機的國產化。


當你突破了技術封鎖,拉近了技術代差,追逐商業利益的資本主義便向你拋來了橄欖枝。美帝的套路就是這樣,當年我們準備自研大飛機,美帝說你買我們的波音吧;當年不允許我們進入國際空間站,現在我們有了天宮二號後,又準備和我們合作建立新的國際空間站了。


同理,當我們突破了EUV光刻技術,ASML就開始鬆動了。據網絡上的報道, ASML 說EUV光刻機要進口到中國全沒有任何問題!最快2019年,中國或將迎來首臺EUV光刻機。


最後,進入十四五計劃後,隨著國家對芯片領域大幅度投資和持續投入,相信中國的光刻機發展也將最終進入大規模自主生產的階段。還是那句話,一切只是時間問題!


高挺觀點


中國在芯片製造領域的兩大核心裝備,光刻機和刻蝕機都能生產製造。但光刻機距世界先進水平尚有較大差距,目前最高水平為9O納米,而世界頂尖水平接近1O納米。生產光刻機工序多,技術複雜,主要涉及高端光學技術和精密加工技術,基片上層級越多越難。但刻蝕機中國技術相對先進,目前可達到5納米水平,產品被臺積電等採購使用。中國人是充滿智慧和最聰明,只要國家痛下決心,集全國之智,舉全國之為,我想最多還需3年左右的時間,追上和彎道超車,也是可能的。努力吧!我的祖國!為了強勁的中國芯,萬眾一心,攻堅克難,最後的勝利一定屬於中國!


江山64466859


央視紀錄片《大國重器》2第六集裡有介紹。


相逢久有緣


光刻機和核潛艇不好做比較。每個行業都有高精尖科技。

中國有能力生產光刻機,技術上暫時落後,正在持續努力中。目前已經看到曙光了。

光刻機有多重要呢?下面通俗說一下光刻機在芯片生產中的作用。

如果把芯片生產比喻成家庭裝修,雖然不是那麼恰當,二者科技含量和精度要求差距巨大。但是方便非專業人士理解。

芯片生產:

第一步:設計。芯片設計公司進行設計,最後出圖。這就像家裡裝修,先規劃好,然後設計師畫圖。

第二步:備料。芯片的主料是圓晶,就是硅,當然還要用些輔助材料,缺一樣也不行。家庭裝修,也要買木料、水泥等。

第三步:放樣。這時要用到光刻機了。要用光刻機把設計好的圖紙畫到圓晶上。這裡要求精度必須和設計精度匹配。如果這一步做不了,後面就只能乾瞪眼了。家庭裝修,施工隊,不管是木工還是泥瓦工,都要先根據圖紙放樣,劃線。道理是一樣的,只是精度要求的天壤之別。

第四步:施工。這時刻蝕機上場。有等離子刻蝕或者化學刻蝕兩種手段。刻蝕任務就是按圖施工。這就好比木匠師傅按畫好的線切割,挖洞是一樣的。施工中要注意保持環境衛生

第五步:清洗。其實是和施工混合在一起的,邊施工邊清洗。這就好比家庭裝修中要用掃把和吸塵器一樣。只是芯片要求的清洗超級苛刻。

第六步:封裝。施工完畢後要保持住施工成果,隔絕一切可能的傷害,芯片封裝要求也很高,要用到離子注入等設備。家庭裝修這環節簡單。施工完畢後,現場都清理乾淨了,要把大門鎖好吧。

如果不能用高精度的光刻機放樣,是生產不出來高水平的芯片的。光刻機在製造流程中要使用多次,包括最後的封裝環節也要用。

下面說說光刻機的市場狀況:

現在高等級的光刻機世界上有美國、荷蘭、日本三個國家5個公司能生產。分別是荷蘭的ASML、日本的Nikon、日本的cannon、美國的ultratech以及我國的上海微電子(SMEE)。其他還有些生產的也叫光刻機的,但是精度不夠,不在本次討論範圍之內。這5家公司中,日本的尼康和佳能早已放棄研發新品的投入接近10年了,原因是光刻機研發投入巨大,技術難度很高,多年嚴重虧損,看不到任何希望。美國的美國的ultratech也在原地踏步。

所以現在世界上只剩下2家公司在競爭。荷蘭的ASML一家獨大。不但佔有市場份額的80%以上,而且完全壟斷了高端產品。換句話說,如果ASML拒絕供貨,其他所有下游的所謂高科技公司,比如蘋果、三星、高通等全部歇菜。

但是不會發生這種事情,因為ASML的大股東是英特爾、三星和臺積電。根據瓦森納協定。ASML不會把最新的設備賣給我們。我們過去只能購買其落後2-3代的設備。

目前ASML的技術是10nm,馬上是7nm。

上海微電子的技術是90nm。

我們能買到的最新設備的技術是中芯國際即將投產的生產線14nm。

下圖是上海微電子生產的光刻機

為什麼ASML放寬了技術限制,能讓我們購買比較新的設備(雖然不是最尖端的)?

因為我們幾十年的努力,終於有了進展。去年長春光機所承擔的國家科技重大專項項目“極紫外光刻關鍵技術研究”順利通過驗收,這標誌著國產22-32 nm設備就要出來了。再賣我們32 nm的設備就不行了。同時也是為了打壓國產設備,希望把國產設備扼殺在胚胎裡。商場如戰場啊!

長春光機所的這項技術是極紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)光刻技術,和ASML最新7nm的技術路線相同。這技術從2002年試製樣機開始算,到今天花了16個年頭。未來指向是5-7nm的水平,那時和ASML的差距就顯著縮小了。

這裡,我們要感謝那些默默無聞風險在科研領域的人,他們是中國自強不息的脊樑。下面照片是驗收後科研人員合影留念。讓我們向他們致敬。


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