中國半導體光刻設備研究達到了什麼水平?

Malo38


芯片是一個高度技術化的領域,除了華為基本上沒有國產芯片什麼事,而在生產芯片必備的光刻機上,國產品牌仍然是落後很多,現在連陪跑都算不上。這就是巨大的差距。


目前全球的光刻機市場基本上是荷蘭的asml光刻機市場在壟斷,基本佔據了高端光刻機市場80%的份額,2017年賣出了198臺光刻機,最高級別的是euv光刻機,高達1億歐元的售價。

所以,光刻機領域我國還是隻能靠進口,而且在2018年前都不能進口荷蘭最新的asml光刻機,因為美國不讓,直到今年才能直接購買最新的asml光刻機。


我國光刻機和荷蘭差距巨大,現在荷蘭asml光刻機已經可以生產7nm的芯片,而我國的光刻機剛剛實現90nm的芯片光刻機功能,差距太大。至少差了五代的產品。

生產我國光刻機,代表光刻機生產最高水平的是上海微電子的前道光刻機,目前可以生產90nm芯片,而正在研發65nm的芯片設計,這樣的升級難度比從0到90nm低得多,所以預計很快就可以生產65nm和45nm的芯片了。

上海微電子的後道封裝光刻機已經在銷售和出口了,賣的還不錯,這個領域全球市場佔有率在40%,所以基礎的實力還是有的。

你認為中國光刻機能趕得上荷蘭先進水平嗎?


毛琳Michael


2014年諾貝爾化學獎授予了發明STED方法的斯蒂芬·黑爾教授,表彰他利用生物熒光效應突破光學衍射極限,實現超分辨光學顯微成像的卓越貢獻。2013年華中科技大學武漢光電國家研究中心甘棕松教授自主研發出具有雙光子吸收特性的光刻膠,採用類似STED的原理在光刻膠上實現了突破光學衍射極限的SPIN(Super-resolution Photoinduction-Inhibited Nanolithography )超分辨光刻,最好結果達到單線9納米線寬,雙線間距週期52納米。

甘棕松教授發明的SPIN超分辨光刻技術利用自主研發光刻膠的雙光子吸收特性,採用與獲諾貝爾獎STED方法同出一轍的二束激光完成光刻加工:一束為飛秒脈衝激光,經過擴束整形進入到物鏡,聚焦成一個很小的光斑。光刻膠通過雙光子過程吸收該飛秒光的能量,發生光物理化學反應引發光刻膠發生固化。另外一束為連續激光,同樣經過擴束整形後,進入到同一個物鏡裡,聚焦形成一箇中心為零的空心狀光斑,與飛秒激光光斑的中心空間重合,光刻膠吸收該連續光的能量,發生光物理化學反應,阻止光刻膠發生固化。兩束光同時作用,最終只有連續光空心光斑中心部位的光刻膠被固化。空心光斑中心部位最小做到9nm,光刻膠固化的線寬就能達到9nm,雙線間距週期52nm,從而實現突破光學衍射極限的SPIN超分辨光刻加工。

SPIN超分辨光刻技術應用到集成電路步進掃描光刻機可以帶來幾個方面的好處:一方面實現更高的分辨率,最小線寬達到9nm,最小間距週期52nm,成倍提高光刻機的技術性能,媲美EUV光刻機。另外一方面系統光源採用可見光,可以穿透普通的光學材料,光路設計相對簡單,現有技術就能實現。再者,與動輒幾千萬美元的DUV主流光刻機乃至一億多美元售價的EUV光刻機相比,主要光源是一臺可見光飛秒激光器和一臺連續光激光器,總體制造成本只是主流DUV光刻機的幾分之一。

2002年林本堅提出浸沒式光刻設想,2007年ASML與臺積電共同開發出ArFi浸沒式光刻機,一舉奠定ASML在光刻領域的龍頭地位。SPIN光刻與浸沒式光刻一樣具有劃時代意義,開展SPIN技術步進掃描光刻機的工程研發,希望能在光刻機高端領域彎道超車、有所突破。


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晶圓工廠生產芯片,必須將掩膜版上的電路圖形轉移到硅晶圓片上,這就必然要用到先進的前道光刻機。也可以說,光刻在半導體芯片的製造工藝中,是最為關鍵的工藝環節。一般地,光刻的水平是高是低,會直接決定芯片的製程工藝和性能是優是差。晶圓工廠在生產芯片的過程中,需要利用光刻機進行20到30次的光刻,所耗用的時間在生產環節中佔到一半左右,在芯片的生產成本中佔比更是高達三分之一左右。

要論中國的光刻機設備在技術上達到了什麼樣的水平?那就得看國內第一大光刻機制造商上海微電子的光刻設備是怎麼個情況了。

2002年,上海微電子在上海成立,一直致力於研發並製造半導體設備、泛半導體設備和高端的智能設備,目前的產品已經覆蓋芯片前道光刻機、芯片後道封裝光刻機、面板前道光刻機、面板後道封裝光刻機、檢測設備和搬運設備等。上海微電子承接了國家規劃的(重大)科技專項,以及02專項“浸沒光刻機關鍵技術的預研項目”(通過了國家驗收)和“90nm光刻機樣機的研製”(通過了02專項專家組現場測試)任務。

▲上海微電子的光刻機。

▲荷蘭ASML的光刻機,單臺價值達1億美金左右。

上海微電子的芯片前道光刻機已經實現了90nm製程,雖然這比起荷蘭ASML最先進的EUV極紫外光刻機仍有很大的差距。據業界傳言,上海微電子也已經在對65nm製程的前道光刻設備進行研製(目前正在進行整機考核)。光刻機技術到了90nm是一個很關鍵的臺階,設備製造商一旦邁過90nm的臺階,後面就很容易研製出65nm的光刻設備,之後再對65nm的設備進行升級,就可以研製出45nm的光刻機。業者預估,上海微電子的光刻機設備有望在未來幾年內達到45nm的水平。

上海微電子的封裝光刻機在市場上的佔有率就相當的高了,尤其在國內的市場上。上海微電子的後道封裝光刻機已經可以滿足各類先進的封裝工藝,且具備向客戶批量供貨的能力,還出口到了國外。上海微電子的芯片後道封裝光刻機在國內的市佔率有80%,在全球的市佔率達40%。另外,上海微電子研製並用於LED製造的投影光刻機,在市場上的佔有率為20%。

最後,我覺得有必要補充一則消息,這也是我最近幾天在網絡上看到的(尚無法考證該消息的真實性)。該消息有這樣一段文字:“2016年底,華中科技大學國家光電實驗室利用雙光束在光刻膠上完成了9nm線寬、雙線間距低至約50nm的超分辨光刻 。未來如果將這一技術工程化應用到光刻機上,我國就可以突破國外的專利壁壘,直接達到EUV極紫外光刻機的加工水平。”


我為科技狂


芯片製造的工藝流程很長,光刻是其中最為關鍵的一步,由上海微電子生產的SSA600/20國產前道光刻機目前還只能達到90nm工藝。


雖然半導體第一大設備光刻機中國只能依賴向ASML進口,但值得注意的是,在半導體第二大設備「刻蝕機」上,中國已經達到了世界頂尖的水平。


2004年,一直在美國硅谷從事半導體行業,並且曾擔任美國應用材料公司副總裁的尹志堯歸國創辦「中微半導體」,3年後團隊研發的7nm刻蝕機開始打破國外壟斷的局面。尹志堯的前東家應用材料和科林認為中微侵犯了它們的知識產權並提起訴訟,但中微提供的關鍵證據證明自己用的並非是另外兩家的技術;在中微贏得專利公司以後,美國商業部於2015年發佈公告,把等離子刻蝕機從禁售名單中移除。



高挺觀點


中國的半導體光刻設備研究處於什麼階段,國內研究的多,有幾家的芯片正在量產使用,清華紫光,阿里,小米,華為,都還不錯,還有一家叫中天微的公司也很好,昨天才被阿里全資收購,以整合資源。總體來說,中國半導體研究處於小學往初中升學階段吧。這個半導體好研究,但光刻設備製造就很難了,正在摸索期吧。


九龍婚慶攝像


我國微電子行業是一個自由發展的行業。因此是小而散,在全產業鏈上參差不齊。有好有壞,形成不了綜合優勢。如芯片製造,蝕刻機較好,光刻機落後,光刻機中,EUⅤ較好,運動精度不夠。只要組建全產業鏈的微電子大型企業集團,整合和調動各種資源,就能短期達並跑階段。航發集團的經驗可以借鑑。


正大光明


迴歸大自然,光刻是人右眉骨中間左右的童光射線力與下眉骨恩光射線力相相沖交形成的光透衝力,對物體有光穿透刻線留影,在現實中芯片光刻應取三光交聚(目視中光(對右眼中玻璃體看視與眼厎視力較垂直者),短線激光,生物光)給合積中,可在芯片上光刻,一切科技源在大自然中,隨探索深入,越來越趨尖端性,頂端科創屬於人體小自然與大自然光能相應中的高正力腦慧應用,其中腦信息神經元光力好是思維靈感的大門,愛好科學的年青人要從嚴控錯行,培養正力文明素質,恆持於刻苦學習工作,到奉獻,定會行在探索路上發現新風景,迴歸大自然,永遠迴歸大自然|!!!


用戶92539816536


光刻機主要是通過聚光鏡組件在一定氣氛條件下達到納米級光束,而芯片基材上塗布有化學材料,通過光的照射,被聚束納米級光照部位通過化學物理方法即可形成所需的設計的線路圖形。光刻機在工作時因極致精密的快速運行,決定了光刻機制造在設備領Y處在最頂層。而我國在精密機床,光學應用等還處在世界先進水平之下。當某些技術達到一定程度時如繼續研發則要不成比例的投入。如果光刻機按三個代差標準看,中國目前估計處在二代。


股玩


反正不是前茅為水平。


duh23333


中芯發力,阿里加油,紫光寒武紀們獻計獻策,華為小米攜手助威。中國的芯片必將厚積薄發,鹹魚翻身,大有作為。在世界上,凡是被中國人盯上的技術,牽心的設備。沒有中國人搞不成的事。或多或少,只是個時間問題。


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