中国半导体光刻设备研究达到了什么水平?

Malo38


芯片是一个高度技术化的领域,除了华为基本上没有国产芯片什么事,而在生产芯片必备的光刻机上,国产品牌仍然是落后很多,现在连陪跑都算不上。这就是巨大的差距。


目前全球的光刻机市场基本上是荷兰的asml光刻机市场在垄断,基本占据了高端光刻机市场80%的份额,2017年卖出了198台光刻机,最高级别的是euv光刻机,高达1亿欧元的售价。

所以,光刻机领域我国还是只能靠进口,而且在2018年前都不能进口荷兰最新的asml光刻机,因为美国不让,直到今年才能直接购买最新的asml光刻机。


我国光刻机和荷兰差距巨大,现在荷兰asml光刻机已经可以生产7nm的芯片,而我国的光刻机刚刚实现90nm的芯片光刻机功能,差距太大。至少差了五代的产品。

生产我国光刻机,代表光刻机生产最高水平的是上海微电子的前道光刻机,目前可以生产90nm芯片,而正在研发65nm的芯片设计,这样的升级难度比从0到90nm低得多,所以预计很快就可以生产65nm和45nm的芯片了。

上海微电子的后道封装光刻机已经在销售和出口了,卖的还不错,这个领域全球市场占有率在40%,所以基础的实力还是有的。

你认为中国光刻机能赶得上荷兰先进水平吗?


毛琳Michael


2014年诺贝尔化学奖授予了发明STED方法的斯蒂芬·黑尔教授,表彰他利用生物荧光效应突破光学衍射极限,实现超分辨光学显微成像的卓越贡献。2013年华中科技大学武汉光电国家研究中心甘棕松教授自主研发出具有双光子吸收特性的光刻胶,采用类似STED的原理在光刻胶上实现了突破光学衍射极限的SPIN(Super-resolution Photoinduction-Inhibited Nanolithography )超分辨光刻,最好结果达到单线9纳米线宽,双线间距周期52纳米。

甘棕松教授发明的SPIN超分辨光刻技术利用自主研发光刻胶的双光子吸收特性,采用与获诺贝尔奖STED方法同出一辙的二束激光完成光刻加工:一束为飞秒脉冲激光,经过扩束整形进入到物镜,聚焦成一个很小的光斑。光刻胶通过双光子过程吸收该飞秒光的能量,发生光物理化学反应引发光刻胶发生固化。另外一束为连续激光,同样经过扩束整形后,进入到同一个物镜里,聚焦形成一个中心为零的空心状光斑,与飞秒激光光斑的中心空间重合,光刻胶吸收该连续光的能量,发生光物理化学反应,阻止光刻胶发生固化。两束光同时作用,最终只有连续光空心光斑中心部位的光刻胶被固化。空心光斑中心部位最小做到9nm,光刻胶固化的线宽就能达到9nm,双线间距周期52nm,从而实现突破光学衍射极限的SPIN超分辨光刻加工。

SPIN超分辨光刻技术应用到集成电路步进扫描光刻机可以带来几个方面的好处:一方面实现更高的分辨率,最小线宽达到9nm,最小间距周期52nm,成倍提高光刻机的技术性能,媲美EUV光刻机。另外一方面系统光源采用可见光,可以穿透普通的光学材料,光路设计相对简单,现有技术就能实现。再者,与动辄几千万美元的DUV主流光刻机乃至一亿多美元售价的EUV光刻机相比,主要光源是一台可见光飞秒激光器和一台连续光激光器,总体制造成本只是主流DUV光刻机的几分之一。

2002年林本坚提出浸没式光刻设想,2007年ASML与台积电共同开发出ArFi浸没式光刻机,一举奠定ASML在光刻领域的龙头地位。SPIN光刻与浸没式光刻一样具有划时代意义,开展SPIN技术步进扫描光刻机的工程研发,希望能在光刻机高端领域弯道超车、有所突破。


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晶圆工厂生产芯片,必须将掩膜版上的电路图形转移到硅晶圆片上,这就必然要用到先进的前道光刻机。也可以说,光刻在半导体芯片的制造工艺中,是最为关键的工艺环节。一般地,光刻的水平是高是低,会直接决定芯片的制程工艺和性能是优是差。晶圆工厂在生产芯片的过程中,需要利用光刻机进行20到30次的光刻,所耗用的时间在生产环节中占到一半左右,在芯片的生产成本中占比更是高达三分之一左右。

要论中国的光刻机设备在技术上达到了什么样的水平?那就得看国内第一大光刻机制造商上海微电子的光刻设备是怎么个情况了。

2002年,上海微电子在上海成立,一直致力于研发并制造半导体设备、泛半导体设备和高端的智能设备,目前的产品已经覆盖芯片前道光刻机、芯片后道封装光刻机、面板前道光刻机、面板后道封装光刻机、检测设备和搬运设备等。上海微电子承接了国家规划的(重大)科技专项,以及02专项“浸没光刻机关键技术的预研项目”(通过了国家验收)和“90nm光刻机样机的研制”(通过了02专项专家组现场测试)任务。

▲上海微电子的光刻机。

▲荷兰ASML的光刻机,单台价值达1亿美金左右。

上海微电子的芯片前道光刻机已经实现了90nm制程,虽然这比起荷兰ASML最先进的EUV极紫外光刻机仍有很大的差距。据业界传言,上海微电子也已经在对65nm制程的前道光刻设备进行研制(目前正在进行整机考核)。光刻机技术到了90nm是一个很关键的台阶,设备制造商一旦迈过90nm的台阶,后面就很容易研制出65nm的光刻设备,之后再对65nm的设备进行升级,就可以研制出45nm的光刻机。业者预估,上海微电子的光刻机设备有望在未来几年内达到45nm的水平。

上海微电子的封装光刻机在市场上的占有率就相当的高了,尤其在国内的市场上。上海微电子的后道封装光刻机已经可以满足各类先进的封装工艺,且具备向客户批量供货的能力,还出口到了国外。上海微电子的芯片后道封装光刻机在国内的市占率有80%,在全球的市占率达40%。另外,上海微电子研制并用于LED制造的投影光刻机,在市场上的占有率为20%。

最后,我觉得有必要补充一则消息,这也是我最近几天在网络上看到的(尚无法考证该消息的真实性)。该消息有这样一段文字:“2016年底,华中科技大学国家光电实验室利用双光束在光刻胶上完成了9nm线宽、双线间距低至约50nm的超分辨光刻 。未来如果将这一技术工程化应用到光刻机上,我国就可以突破国外的专利壁垒,直接达到EUV极紫外光刻机的加工水平。”


我为科技狂


芯片制造的工艺流程很长,光刻是其中最为关键的一步,由上海微电子生产的SSA600/20国产前道光刻机目前还只能达到90nm工艺。


虽然半导体第一大设备光刻机中国只能依赖向ASML进口,但值得注意的是,在半导体第二大设备「刻蚀机」上,中国已经达到了世界顶尖的水平。


2004年,一直在美国硅谷从事半导体行业,并且曾担任美国应用材料公司副总裁的尹志尧归国创办「中微半导体」,3年后团队研发的7nm刻蚀机开始打破国外垄断的局面。尹志尧的前东家应用材料和科林认为中微侵犯了它们的知识产权并提起诉讼,但中微提供的关键证据证明自己用的并非是另外两家的技术;在中微赢得专利公司以后,美国商业部于2015年发布公告,把等离子刻蚀机从禁售名单中移除。



高挺观点


中国的半导体光刻设备研究处于什么阶段,国内研究的多,有几家的芯片正在量产使用,清华紫光,阿里,小米,华为,都还不错,还有一家叫中天微的公司也很好,昨天才被阿里全资收购,以整合资源。总体来说,中国半导体研究处于小学往初中升学阶段吧。这个半导体好研究,但光刻设备制造就很难了,正在摸索期吧。


九龙婚庆摄像


我国微电子行业是一个自由发展的行业。因此是小而散,在全产业链上参差不齐。有好有坏,形成不了综合优势。如芯片制造,蚀刻机较好,光刻机落后,光刻机中,EUⅤ较好,运动精度不够。只要组建全产业链的微电子大型企业集团,整合和调动各种资源,就能短期达并跑阶段。航发集团的经验可以借鉴。


正大光明


回归大自然,光刻是人右眉骨中间左右的童光射线力与下眉骨恩光射线力相相冲交形成的光透冲力,对物体有光穿透刻线留影,在现实中芯片光刻应取三光交聚(目视中光(对右眼中玻璃体看视与眼厎视力较垂直者),短线激光,生物光)给合积中,可在芯片上光刻,一切科技源在大自然中,随探索深入,越来越趋尖端性,顶端科创属于人体小自然与大自然光能相应中的高正力脑慧应用,其中脑信息神经元光力好是思维灵感的大门,爱好科学的年青人要从严控错行,培养正力文明素质,恒持于刻苦学习工作,到奉献,定会行在探索路上发现新风景,回归大自然,永远回归大自然|!!!


用户92539816536


光刻机主要是通过聚光镜组件在一定气氛条件下达到纳米级光束,而芯片基材上涂布有化学材料,通过光的照射,被聚束纳米级光照部位通过化学物理方法即可形成所需的设计的线路图形。光刻机在工作时因极致精密的快速运行,决定了光刻机制造在设备领Y处在最顶层。而我国在精密机床,光学应用等还处在世界先进水平之下。当某些技术达到一定程度时如继续研发则要不成比例的投入。如果光刻机按三个代差标准看,中国目前估计处在二代。


股玩


反正不是前茅为水平。


duh23333


中芯发力,阿里加油,紫光寒武纪们献计献策,华为小米携手助威。中国的芯片必将厚积薄发,咸鱼翻身,大有作为。在世界上,凡是被中国人盯上的技术,牵心的设备。没有中国人搞不成的事。或多或少,只是个时间问题。


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