中國高端光刻機技術現在如何?

單軌帆


ASML否認斷供中國,實際上5月份就有一臺光刻機搬入了中芯國際。而ASML說出口光刻機需要荷蘭政府許可證,而中國許可證只是年底到期,他們正在續期。(在《瓦森納協定》的33國家,以及ASML股東英特爾、三星和臺積電可以獲得銷售,但是中國不在協定名單,所以需要許可證。上一臺機器也延遲交貨,原因是配件供應商火災)

光刻機的關鍵不在ASML

光刻機靠完全零部件自給基本是不可能完成的,即使我們現階段90納米以上的光刻機,你依然要依賴大量的國外進口配件。如今最先進的紫光EUV光刻機(其實紫光光刻機不是隻能做7nm芯片,如果你技術跟上,你可以做3nm芯片。),其大量技術本身來自於西方各國,90%的配件對外採購,可以說,他是西方工業化百年集大成者。所以,不要盯著ASML。

比如紫光技術,就是來自於美國國防部的技術,是星球大戰計劃的時候產生的技術。光束要達到一定級別是很難的。

比如集成電路曝光線路,早期是英特爾七叛逆時代和肖克利實驗室的成就(也就是光刻技術的起點,也是摩爾定律的起點)。

比如浸沒式光刻技術是從臺積電過來的,這個創意提出後由ASML實踐。

比如專用反光鏡片需要非常精細的精工技術,所以大部分鏡片來自蔡司工業。這家公司從1846年就專注在鏡片這個領域,不是隨便一家公司能夠超越的。

比如那家配件供應商Prodrive,元器件提供商,總部在荷蘭,美國和中國蘇州都有分公司。

比如新邦電子(臺灣)、光罩股份(臺灣)、布魯克斯自動化(瑞典)、sparton公司(美國)、貳陸股份(美國)、尼康(日本)。還有很多,這只是很小的一部分。

所以實際上,如今這個產業鏈當中,也就芯片製造業如今掌握在西方整個工業手裡,樹立了專利壁壘強。這裡面不只是專利,而且還有精工元器件,德國很多企業不申請專利,因為他們怕申請專利被人抄襲,所以這些技術是硬技術,他們自信你追是追不上的。你要向上追,那麼你在每個行業都要積累百年的技術。

日本做到黃光,最後無法再往紫光挺近。日本尼康當年也是供應英特爾光刻機的。但是做到後面逐漸趕不上了。日本國內的普遍看法是,光刻機上面日本太過封閉了,太講工匠精神,沒有融入全球化產業鏈當中。很多的技術,即使日本人很努力的,終身僱傭制的專家奮鬥一輩子,他們也沒有攻克技術壁壘。

所以日本人常說,99分和100分的技術,差距是很大的。而中國現在90分。

我們怎麼辦?

既然《瓦森納協定》有33個國家,簽署過累積有42個國家,墨西哥、阿根廷都在列,那麼增加這方面的投入,加入進去應該是可以的。首先要進入規則,然後通過技術實力來主導規則或者改變規則。也可以通過像英特爾、三星和臺積電的做法,反向用技術和資本來資助ASML,來主導整個摩爾定律。


財經紙老虎


國望光學、上海光機所(上海微電子),長春光機所參與研發的國產光刻機已於2017年首次曝光成功,且曝光光學系統在整機環境下已通過驗收測試,目前90納米國產高端光刻機已順利驗收交付。上海微電子自主生產的SSA600/20光刻機,可以用來加工90nm製程工藝的芯片,如果用來生產軍用和航天芯片,那一點問題也沒有,但是如果用來製造消費類電子芯片,那隻能死路一條,我國能夠實現的大規模商業化精度僅僅只達到了90nm,與國外頂級商業化生產差距至少達到了10年

而中國目前最新的65nm光刻機還在設備驗證階段,但這也為中國自主研發28nm雙工件乾颱式及浸沒式光刻機奠定了基礎。

還有最近中國自主研發的14nm先進製程工藝光刻機已經初步通過專家組的驗收和審核,但是如果需要實現量產仍然需要一段時間。

但是,對於中國來說,這是一個極大的進步。而這也讓三星非常羨慕,因為韓國尚無法研發光刻機。讓華為、中興等如虎添翼。

未來中國的光刻機將不再受制於人。

還有華中科技大學的甘棕松教授已經用跟ASML公司完全不同的技術路線,首次在世界範圍內實現了單線9納米線寬的超分辨光刻,而且成本只是動輒1億美元的主流光刻機的幾分之一,國產9納米光刻機即將出現。


科技狗弟


光刻機技術,荷蘭ASML公司是目前全球最先進的企業 ,其提供的光刻機技術已經達到7nm水平,目前國內有關光刻機技術還處於90nm工藝水平,要達到28nm工藝水平,也需要藉助國外光刻機實現。目前中芯國際,華虹集團已經實現28nm光刻機量產,14nm工藝研發也已完成,他們在國內的年銷售額位居第一和第二。



那麼中國光刻機技術和國外的差距水平到底有多大?根據中科院院士劉明的說法,目前國內光刻技術與國外差距大約15~20年,劉明院士坦言,目前光刻技術是整個集成電路中我們與國外差距最大的。 目前荷蘭一臺機七nm光刻機,價值1億多美元,而且是全球唯一供貨商,目前被終止交貨的這臺光刻機,按照計劃將於年底交付,價值1.2億美元,近9億人民幣,是目前世界上最先進的,不僅中國,韓國,日本和美國等先進國家也要從荷蘭進口,這部光刻機關鍵零件,來自美國,德國,瑞典,法國,這些全球頂級零配件,全都禁止出口中國,所以ASML公司自信地說,“即便給你全套的圖紙,你也造不出來”。



即使中芯國際擁有一臺7nmmASML光刻機,也有很多使用限制,不能自主CPU代工,也不能給龍芯,申威,等自主CPU代工或者商業化量產,在很大程度上,影響了自主技術的發展,如果失去先進光刻機技術,中芯國際就無法進軍國際高端市場。中國在許多科技領域,都曾經被外國人卡脖子,但是中國人民有志氣有能力,經過廣大科技工作者的不懈努力,一步步攻關,終究克服了困難,趕超世界先進水平,甚至實現彎道超車,如中國的高鐵技術,5G技術,就是在壓力下取得的成果,有壓力才有動力 ,中國科學家有能力,克服困難,研製出自己的光刻機。



中科院光電技術研究所研究員胡松,在接受記者採訪時說,“如果國外禁運,我們也不用怕,因為我們這個技術再走下去,我們認為可以有保證。在芯片未來發展,下一代光機電集成芯片,或者我們說的廣義芯片,有可能彎道超車,走在前面”。值得一提的是,中國科技人員研製成功了九nm光刻實驗樣機,是一種功能非常強大的光刻機,是一種沒有參考任何西方技術新思路,新方法,其光刻技術與目前的主流光刻技術不同,波長更長,成本更低,在這方面,如果發展順利,很有可能實現彎道超車,不但技術領先,而且可以大幅降低光刻機成本。



面對中國的崛起,西方大國,怕得要死,恨得要命,千方百計阻礙中國發展的腳步,用禁運和封鎖卡中國的脖子,但是他們的陰謀不會得逞,正如偉人所說的一句話:“封鎖吧!封鎖它十年,八年,中國的一切問題都解決了”!

藍色的憂傷


藍色的憂傷U3


世界頂級的光刻技術是5納米,實用產業階段的是7納米,美國和日本自己過去研製的達到14納米,但是已經放棄了繼續研發的想法,我們的多種原因的影響,直到這一兩年來取得了突破,已經達到了22納米級別,算是在世界上屬於第三梯隊的存在,跟先進的還是有不小的差距,這一點不得不面對現實。


去年年底跟荷蘭方面談攏了購買荷蘭7納米級別的光刻機,荷蘭方面口頭答應了賣給我們,只是在後來這家公司倉庫突然異常失火,加上這幾天突然宣佈顧及到美國的感受,所以暫停售賣我們光刻機,雖然說第二天又改了一個說法是重新申請出口許可的原因,其實意思很明顯就是想賣賣不出來,不想得罪美國又不想失去中國市場不想引起中國方面的反感,所以就換了一個好聽一點的理由而已。

核心技術我們仍然被卡脖子,不能把科技希望寄託到別人身上,特別是這種現實應用型尖端設備,對科技發展影響巨大的東西,更應該掌握在自己手中比較好,有求於別人其實是非常被動的,要看別人的心情和臉色,這種感覺是相當不舒服和憋屈的,知恥後勇發奮圖強是我們現在最需要做的一件事,自己不能掌握先進技術永遠會是被動的無奈的。



光刻機技術的難點來自三個方面,一個是穩定的光源,一個是穩定和精密度極高的工作平臺,一個是光刻機的鏡頭鏡片工藝,這三個是影響光刻機突破的最大難度,光源還好說,我們國內的激光技術非常厲害,對於光刻機的穩定光源其實難度並不是特別大,我們的問題出現在鏡片和工作臺的精密度上面。


這就要涉及到了尖端精密機床加工工藝,和材料學上面了,鏡片打磨需要非常精密的加工工藝才行,荷蘭光刻機上的鏡片就是德國提供的,有科學家曾經說過,光刻機鏡片的平整度要求極高,就好比把鏡片放大到200平方公里的面積,表面的不平度要在十釐米以內,這是什麼樣一個概念可想而知,要多厲害的精密機床才能做出來,而我們缺少的就是這種機床。

國內的機床水平其實跟日德美還是有差距的,這也是導致了許多的東西被卡脖子,還有就是在材料工藝的處理上面,在這上面其實也是影響巨大的,雖然說我們已經突破了22納米,但是離7納米還有兩個級別的差距,不要小看這兩個級別,差距比較大的,更不用說5納米級別了,所以說我們需要努力的地方還很多,不過相信我們的聰明才智,別人能做到的我們也一定能,只是需要一點時間,還需要花更多的心思才行。


無法超越的足跡


如下圖,在光刻機技術上,分為如下四個檔次,高端是指7-28nm,超高端是指7/5nm,中端是65nm+,低端是90nm+。

所以中國沒有高端光刻機,甚至連中端都沒有,只有低端光刻機,目前能夠生產出來的還是在90nm技術,還在攻關65nm技術。

目前國內排名前三的光刻機廠商分別是上海微電子裝備(SMEE)、合肥芯碩半導體有限公司、無錫影速半導體科技有限公司。

先說一說上海微電子裝備(SMEE),是國內最先進的光刻設備生產商了,但也只能提供最高90mn的工藝技術,在整體水平上處於低端水平。

而合肥芯碩半導體有限公司成立與2006年4月,是國內首家半導體直寫光刻設備製造商。該公司自主研發的ATD4000,已經實現最高200nm的量產。

無錫影速成立與2015年1月,也已經實現最高200nm的量產,所以說中國的水平離國際水平真的差太遠太遠。

從90nm到7nm/5nm,10年9年的差距至少有吧,說不定時間更長。

可見,要想達到ASML的水平,真的是和萬里長征差不多,還剛剛起步,但不管再難,也得繼續研究,畢竟自己沒有,就要被人卡脖子啊。

最後提一提90nm後的一些技術,按照專家的說法,從90nm到65nm不會太難,但從65到45nm就有點難了。

而從45nm到32nm也不難,而從32到22nm就又了,而在這之後,更是一步一臺階,越來越難,尤其到達EUV,也就是極紫外光刻機,就是真正的大臺階了


互聯網亂侃秀


首先確認一點,我國不存在高端光刻機!

全球光刻機領域背景

全球光刻機領域如果按照高中低來區分的話,我國排位最末,整體處於低端水平;中端市場則有日本的尼康和佳能把控,這兩家在過去的10年中進展不利(主要燒不起錢了,日本的經濟大家也知道),整體水平止步不前,最終不敵荷蘭的ASML,徹底退出高端領域。至於ASML就不說了,近10年來發展神速,已經徹底掌控了整個光刻機高端市場,佔了全球光刻機80%的市場份額,代工廠商想要使用最先進工藝來生產芯片,沒它的設備就不行。

我國光刻機發展情況

上海微電子(SMME):這是我國唯一具備光刻機整機生產能力的廠商,2002年時零起步,現在能生產支持90nm工藝的光刻機(SSA600/20),這個工藝相對於ASML最先進的7nm光刻機可以說差距相當大。如果按採用光源來計算代差,那麼至少差了3代。

當然,SMEE前進步伐不可阻擋,最新消息顯示現在已經完成了65nm製造工藝的研發,未來1-2年可量產,而28nm的工藝已經在研發中。

就我國的現狀而言,人家已經在研發5nm工藝的光刻機,而我們還在研發28nm的工藝,這當中還差了14nm、12nm、10nm、7nm這些工藝。所以,單就現在來說,我國根本就不存在什麼高端光刻機。

武漢光電國家研究中心:2018年時曾有消息稱,我國研製出了9nm光刻機,其實這是新聞的誤報,這則新聞裡所提到的技術其實是能光刻出9nm的線寬的線段,或許對光刻機研發有幫助,但和真正的光刻機風馬牛不相及。

最後看一下目前其他國產光刻機廠商的進展吧,見下圖。

光刻機發展核心要靠光學

上面提到的SMEE其實只是光刻機的系統製造商而已,其自身並不生產任何光刻機相關零配件,用直白的話說,SMEE本質上仍舊是全球採購然後組裝(當然這裡面並非沒技術含量)。因此,想要真正生產出高端光刻機,並且在零部件上不受制於人,不能僅靠SMEE,核心還是得提高我們整體制造業的水平。

尤其是光學器件,因為對光刻機來說,最核心的技術其實是對光學的應用,現代光刻機核心三大件是光源、鏡頭、光柵,這三項都屬於光學器件,分別由美德兩國掌握。日系廠商這2年沒有取得突破,核心問題也在這些零配件上,可以說這些技術內容直接卡了中日兩國的脖子。

因此,未來我國想要進軍高端光刻機市場,並且想要完全實現獨立自主,那麼勢必要在這些核心領域取得突破,否則今後仍舊會受制於人。

Lscssh科技官觀點:

最終想說我國的光刻機還處於較低的水平,但我們已經在快速的發展中,未來幾年應該能拉進和競爭對手的距離。同時,如果想要徹底擺脫被外國企業斷供的可能,那麼則需要更長的發展時間,需要國內整個製造業水平的提升,尤其是光學領域。




Lscssh科技官


中國目前並沒有高端光刻機呢。世界頂尖的光刻機源自ASML,其也是全球唯一可以供應 EUV 光刻機的半導體設備大商。

ASML光刻機年產量大概也就只有20來臺,價格不是一般的高昂,即便有錢也未必能買到。而目前臺積電與三星都已經導入 EUV 光刻機來實現 7nm 工藝高端芯片的量產。

國產光刻機巨頭--上海微電子

上海微電子主要從事半導體裝備、泛半導體裝備以及高端智能裝備的設計製造銷售,其中光刻設備是公司的主營業務,在光刻設備領域擁有全國最先進的技術。

ASML目前已實現7 nm EUV光刻先進工藝,並向5nm EUV製程工藝進發。而國內而言,上海微電子光刻設備領域擁有全國最先進的技術。亦是代表著國產光刻機的最高水平。由於起步較晚且技術積累薄弱,目前技術節點為90 nm,且多以激光成像技術為主,客觀上與國際先進水平存在較大差距。

中芯國際

國內比較薄弱的是半導體設計及製造,尤其是半導體工藝。目前臺積電、三星已經實現7nm工藝芯片量產,而中芯國際還在14/12nm中“徘徊”著。而更高性能芯片更依賴外有先進工藝。

中芯國際在高端工藝上是在不斷追趕,肩負著國內高端芯片製造的使命。中芯國際目前量產的最先進製程為14nm,而12nm已經取得重大突破。要想進一步提升,就需要在工藝上不斷進步。EUV光刻機主要用在7nm及以下製程,還得依靠ASML光刻機設備。要知道的是,7nm EUV 光刻機目前全球只有ASML一家公司有能力生產。

而目前ASML的EUV光刻機延遲交貨,對我國半導體產業的快速推進造成一定程度上的打擊,或也會牽涉到中芯國際在高端工藝技術的佈局與時程吧。


IT小眾


清華大學已經成功研製出了雙工件臺的光刻機,使我國光刻機名列世界第二,僅次於荷蘭的ASML公司的光刻機。



跪射俑


    世界上最先進的光刻機來自於荷蘭的ASML,製程工藝為7nm,明年有望實現5nm。我國的高端光刻機來自於上海微電子,成熟的製程工藝為90nm,落後10年以上。


    上海微和荷蘭ASML在光刻機上的差距,反映在中西方精密製造領域的差距。一臺頂級的光刻機,關鍵零部件來自不同的發達國家,美國的光柵、德國的鏡頭、瑞典的軸承等,可以說集人類智慧大成。由於《瓦森納協定》的限制,這些精密零部件和儀器對我國是禁運的。


    荷蘭ASML光刻機

    目前,光刻機領域的龍頭老大是荷蘭ASML,佔據了高達80%的市場份額,而最先進的EUV光刻機,全球只有ASML能夠生產,7nm製程工藝的EUV光刻機,單價超過了1億美元。


    光刻機的技術門檻極高,整個設備的不同部位同時採用了世界上最先進的技術,德國的光學技術和超精密機械、美國的計量設備和光源設備等。ASML需要做的是精密控制,將誤差分散到13個系統,3萬個分件中,如果德國的蔡司光學設備不準、美國的Cymer光源不精,那麼ASML瞬間失去了精神。

    不僅是技術難度高,ASML高端光刻機的產量很低,ASML還有個奇特的規定,只有投資ASML,才能獲得優先供貨權。三星、英特爾、海力士、臺積電在ASML有相當的股份,大部分訂單也被這些廠商佔有。


    上海微電子

    我國唯一一家研發光刻機的廠商是上海微電子有限公司,成立於2002年,所生產的光刻機主要集中於中低端市場。上海微最先進的光刻機是SSA600/20,製程工藝為90nm,相當於2004年奔騰四CPU的水平,距離全球最先進的7nm製程工藝還有一定的差距,ASML明年將量產5nm製程的光刻機。正因為如此,國內晶圓廠商所需的高端光刻機完全依賴進口。

    中芯國際

    說到光刻機,不得不提中芯國際,可以提供0.35微米到28nm製程工藝的晶圓代工服務。中芯國際已經突破了14nm製程工藝的技術,大規模量產有望在2021年實現。


    中芯國際曾在2018年4月,在ASML成功預定一臺7nm EUV製程工藝的光刻機,價值1.2億美元,原計劃2019年年底交付,2020年中期完成安裝。


    最近,ASML決定暫時終止向中芯國際交付EUV光刻機,原因可能是“擔心刺激到美國,將最先進的芯片設備運往中國,將會使美國政府感覺不安”。


    總之,我國的高端光刻機技術與世界先進水平還有一定的差距。ASML暫停向中芯國際提供EUV光刻機,以及華為被美國列入實體名單,種種事件驗證了“自己有的才是真的,只要你突破了技術,就沒有人能卡住你的脖子”。

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Geek視界


光刻機一臺售價1.2億美元,去年中國對荷蘭貿易順差600億美元,不行十倍加錢買一臺,做生意嘛,誰和錢有仇



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