03.01 2020年我國光刻機現在屬於什麼水平?詳細數據,多少納米?

吳濤35383


感謝您的閱讀!

還記得著名經濟學家吳敬璉所說“不惜一切代價發展芯片產業”是危險的。作為芯片最重要的部分,光刻機,似乎也難逃這種“觀念”。

我確實對於國產的光刻機有過奢望,實際上現在市面上在售的國產光刻機只有上海微電子,型號為SSA600/20,90nm工藝製程的光刻機,和目前的ASML的7nm EUV光刻機還是頗有差距的,這種差距應該不算小呢!

什麼制約了我們發現光刻機呢?這事,需要從ASML的“獨霸”地位開始。

技術難度複雜。確實,如果想建造一臺光刻機,需要測量臺、曝光臺,到激光器、光束矯正器、能量控制器、光束形狀設置、遮光器、掩模版、掩膜臺等等多項內容。

我們得光刻機,需要通過將光束透射過畫著線路圖的掩模,通過將線路圖映射到硅片上,並且還需要通過清洗烘乾、塗底、旋塗光刻膠、軟烘、對準曝光、後烘、顯影、硬烘、激光刻蝕等等。

摩爾定律都在挑戰。我一直認為ASML能夠“幾乎獨霸”,還真的是因為它對於光刻機的研究的深入,在不斷的將摩爾定律給挑戰!為了能夠達到這點,它幾乎集合了世界最強的技術,美國光源,德國鏡頭以及英特爾,海力士,三星,臺積電等等一批企業的先進技術!

實際上,我們想做到光刻機,很難真正獲得這些國家的技術,這有歷史原因,也有現實原因!這就是讓我們,必須要自給自足!

歷史原因。《瓦森納協定》中,就提到了半導體產業這塊問題,以美國為首的西方國家,進行技術出口管制,讓我們的光刻機發展困難!


現實原因。我們確實在發展,但是在技術方面確實還有待提升,還有所欠缺。

其實,上海微電子目前雖然生產的90nm光刻機,似乎還有些不足。可是,我們也得看到,有消息稱,武漢光電國家研究中心的甘宗松團隊,成功研發利用二束激光,生產9nm工藝製程的光刻機。

未來,我們的光刻機市場,還是需要靠我們自己,即使有國際阻擋,卻阻擋不了我們對於光刻機的研究!未來,9nm,3nm……我們絕對會有所斬獲!


LeoGo科技


2015年,在南京光電所,終於成功研製出微米級別光刻機!

在2018年,又一鼓作氣,成功研製出納米級別的沉浸光刻機,在實驗室最低能刻畫出6納米這麼微小的核心芯片。

目前已經與上海SMEE形成戰略伙伴,很快就可以達到納米光刻的量產。



旭照荷塘


很高興回答您的問題!

2020年我國光刻機屬於什麼水平呢?

答案是我國的光刻機目前處於90nm芯片製造水平階段,在65nm工藝上有一定進展和突破,處於90nm向65nm工藝邁進階段。

眾所周知,臺積電是晶圓代工與芯片工藝製程設計的全球引領者。臺積電取得今天的成績離不開ASML高端光刻機設備的支持。

要知道,在整個芯片製造流程中,光刻機的作用是不言而喻的,國產芯片之所以遲遲沒有進展,就是因為我國自主研發的光刻機設備十分落後,現在國內最強的光刻機還停留在90nm芯片製造水平階段,可以說這是全球最低端的芯片製造水準,別人都是10nm、7nm、5nm,我們卻是90nm,可以說即使芯片生產出來也拿不出手,拿到市場上也沒廠商會接受使用。但是經過幾年的發展,目前國產光刻機終於有一點進步了,國產企業正在攻克65nm工藝的光刻機設備,已經取得一定的進展,順利實現生產後我國國產光刻機也將進入中端市場領域,國產芯片也將從90nm向65nm過渡,逐步縮小和國際廠商之間的差距。儘管65nm芯片能夠實現量產,也不能高興的太早,要知道65nm工藝國產光刻機依然處於嚴重落後的地步,還需在技術、人才方面加大投入。當然,國產光刻機落後也是因為我國的研究起步較晚,技術人才經驗積累不足,再加上技術封鎖等導致國產光刻機長期處於落後狀態。而ASML起步較早,最初憑藉著以水為介質的浸潤式光刻機一舉打敗當時的的競爭對手,逐步發展成為全球最強的芯片設備製造企業,在ASML的關照下,臺積電芯片霸主的地位也逐步得到穩固。

光刻機設備廠商和芯片代工廠商之間的關係是相輔相成的關係,能夠為雙方未來的合作和發展提供新的思路和靈感,國產光刻機設備技術長期沒有進展或許也和國內沒有先進的芯片製造企業有關係。現如今中芯國際取得14nm製程工藝芯片的突破,逐步縮小和臺積電之間的差距,或許也能夠助國產光刻機設備一臂之力,推動國產光刻機設備的技術獲得質的突破,日後打造出真正強大的中國芯。

以上答案僅供參考,歡迎大家關注交流!


硬件十萬個為什麼解說


光刻機是芯片製造過程中的重要機器,光刻機的先進程度決定了芯片的質量。而世界上最頂尖光刻機仍舊是荷蘭的ASML掌握,ASML佔有了全球超過80%的市場份額,並且單臺7nm光刻機售價已經超過了6億美元。


我國光刻機現狀

我國光刻機最高技術仍舊是上海微電子研究所的90nm工藝,它的SMEE200系列光刻機、300系列光刻機、500系列光刻機、600系列光刻機只能夠達到90nm工藝水平。而像江蘇無錫影幻半導體公司、合肥芯碩半導體公司都只能夠擁有200nm工藝的光刻機量產能力。

表面上來看90nm與28納米以下工藝差不了多少,事實上它們確實天差地別。為什麼要這樣去說?可以來看這樣一句話:光刻機堪稱人類智慧集大成的產物,它被稱為現代光學工業之花。從這一句話就可以知道,光刻機技術有多難突破。

有一年上海微電子裝備公司總經理賀榮明去德國考察時,那裡的工程師這樣對他說,就算我們給你們全套的圖紙,你們仍舊做不出來先進的光刻機。(這一點與當初的蘇聯政府對我國態度比較相似)

為什麼他們敢這樣說?並不是瞧不起,而是因為一臺光刻機它的內部由幾萬個精密零件、幾百個執行器傳感器、千萬行代碼組成的超複雜思維繫統,它的內部器件運動精度誤差不超過一根頭髮絲的千分之一。這就像坐在一架超音速飛行的飛機上時,拿著線頭穿進另一架飛機上的針孔。


為什麼荷蘭能夠做出如此高工藝光刻機

1、美國和一些歐盟國家支持

荷蘭ASML光刻機的發展離不開美國和歐盟國家的支持,例如德國給它提供了先進的機械工藝以及蔡司鏡頭,而在光刻機光源方面,是由美國進行提供。蔡司鏡頭大家都知道,技術封閉相當的嚴重。據說蔡司工廠,祖孫三代在同一家公司的同一個職位,技術根本不外傳,鏡片材質要做到均勻,需幾十年到上百十年技術積澱。


2、技術細分精明

光刻機需要上萬個零部件和各種高端技術,荷蘭的ASML對此做了非常精確的細分。它先後去投資了很多很多公司,例如現在ASML佔據了德國蔡司的24.9%股份,又收購了一系列美國先進光源公司。這也就保證了它有足夠的公司實力支撐它,不缺技術。

3、強大技術研發

華為和ASML是一家非常像的公司,都是非常重視技術研發投入。2019年 ASML全球銷售額大概是21億歐元左右,而它的研發費用支出就達到了4.8億歐元,研發費用佔營收的比例達到22.8%。正是因為由如此大的投入,才成就了它的今天。

4、荷蘭本身的原因

荷蘭雖然是一個不大的國家,但是對知識技術產權特別重視。正是有了這個比較強的意識,讓它的技術產權特別多。

根據WTO公佈的數據,近十年來,全球知識產權使用費出口排名中,荷蘭(僅包括五年的數據)達到2392億美元,僅次於美國和日本,超過英國,法國,德國等歐洲大國。

我國的光刻機研究未來

從中芯國際訂購的光刻機被延遲發貨,讓國內越來越認識到擁有自己高端精尖光刻機的重要性。再加之美國政府的各種政策限制,國產當自強越發強烈。

在2018年,中科院的“超分辨光刻裝備研製”通過驗收,它的光刻分辨力達到22nm,結合雙重曝光技術後,未來還可用於製造10nm級別的芯片。但是這也是僅限於實驗室,還需要一段很長的路走。

再比如一個例子,2019年武漢光電國家研究中心的甘棕松團隊已經成功突破9nm工藝光刻機技術,但是也是在實驗室內,真正想要應用於實際,還是需要一段時間。

我們國家想要在光刻機有所突破,還是需要各大企業進行聯合。畢竟這東西單單靠一家企業是不能夠做出來的,同時也要加大科研經費投入。只有擁有足夠多的技術積累,才能夠打開光刻機技術的神秘大門。

結語

現如今社會發展越來越離不開光刻機,一旦被別人卡脖子就是被割了命脈。中芯國際就是一個非常典型的案例,因此我們國家不能再不為所動了。

沒有先進的光刻機,我們就做不出很先進的芯片,那麼我們的國產手機以後仍舊會被別人卡脖子,外商說斷供就斷供。我們就拿麒麟芯片和華為5G為例,如果我們國家沒有像麒麟這樣先進的芯片設計技術,高通指不定多麼猖狂,仍舊會是漫天要價。

而如果沒有華為投入那麼多資金研發5G技術,我們國家的5G仍要落後於歐洲國家,永遠被別人卡脖子。2G、3G、4G我們都受制於人,5G總算出了一口氣。這就像光刻機一個樣,我們不能總是看別人臉色,只有自己有了,才有底氣。


天晴科技說


    我國最先進的光刻機是上海微電子的90nm製程工藝光刻機,而荷蘭ASML最先進的光刻機是7nm製程工藝,而且5nm製程工藝已經成熟,可以說差了很大一截。

    上海微和荷蘭AMSL光刻機差距,客觀反映了我國和西方在精密製造領域的差距,一臺頂級光刻機的關鍵零部件來自不同的西方發達國家,美國的光柵、德國的鏡頭、瑞典的軸承等等,而這些關鍵零部件對我國是禁運的。

    上海微電子是一家系統集成商,自己不能生產所有的關鍵零部件,沒有下游廠商的支持,所以很難生產高端的光刻機,只能先做好中低端,生存下去,一步一步培養國內零部件廠商,一點一點往上做。


    為什麼全球只有ASML能夠製造頂級光刻機?

    目前,光刻機領域的龍頭老大是荷蘭的ASML,佔據了高達80%的市場份額。更關鍵的是,最先進的EUV光刻機,全球只有ASML能夠生產。

    ①ASML出身名門

    ASML並不是一家白手起家的公司,背後是著名的飛利浦,背後有相關技術人員、經濟上的資助。

    ②掌握核心技術

    ASML擁有世界第二的專利申請數,收購了不少關鍵零部件下游廠商。

    除此之外,ASML光刻機的90%零件向外採購,整個設備同時獲得了世界最先進的技術,從而在日新月異的芯片製造行業保持了絕對的競爭優勢,把世界第二的尼康遠遠甩在了後面。

    ③獨特的合作模式

    ASML有一個奇特的規定,只有投資了ASML,才能獲得優先供貨權。三星、英特爾、臺積電、海力士都在ASML有客觀的股份,大半個半導體行業都是AASML一家的合作伙伴,形成了龐大的利益共同體。


    我國的光刻機

    目前,我國最先進的光刻機生產廠商是上海微電子(SMEE)成立於2002年,最先進的光刻機SSA600/20系列的90nm製程工藝,面向中低端市場,成為國內很多低端芯片製造商的首選。

    雖然,上海微電子在高端光刻機領域還未有所突破,不過從無到有,而且在低端光刻機領域佔據了壟斷地位,上海微電子是值得讓人尊敬的。利用低端市場賺取的利潤,支持高端市場的研發,也是一條可行的路線。


    這裡補充一下,我國的中芯國際在2018年曾成功預定一臺ASML的7nm製程工藝的光刻機,但是先是因為ASML零部件廠商失火,後是因為許可證到期,這都2020年了,仍然沒有到貨。印證了那句話“自己有的才是真的,只有你突破了技術,就沒有人能卡你的脖子”。


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Geek視界


光刻機我國現在的水平就是低端水平,上海微電子量產的光刻機僅有90nm製造工藝,當然到2020年結束是否能量產更高製造工藝的光刻機還不好說,有可能會達到65nm工藝。

我國光刻機整體水平較低

上海微電子的光刻機是我國當前最高水平的光刻機,別看只能達到90nm工藝,但就是這樣的設備也只有上海微電子能量產製造,和高高在上的ASML光刻機的差距不是一點點,就現有水平而言,短期想要追上還是相當困難的。

當然,到2020年上海微電子有可能量產65nm工藝的光刻機。按照早前的信息,2018年時上海微電子就在對65nm製造工藝的設備進行整機驗證考核,經過2年多的時間可能應該是差不多了。

如果65nm光刻機順利過關量產的話,那後續能以較快速度升級到45nm光刻機上。此外,按照量產一代,驗證一代,同時再攻關一代的研發標準推算的話,上海微電子現在應該是在全力攻克28nm這道坎。

當然,從攻克技術難關到後續的驗證量產仍舊需要很長一段時間,並非短時間內就能出量產機型。

中芯國際2020年的佈局情況

既然說了我國光刻機的情況,那就順帶再來聊聊國內代工廠的情況吧!

我國國內最先進的能生產芯片的代工廠無疑就是中芯國際了,至從真正的大佬級人物梁孟松來中芯後,中芯在生產工藝上的進步相當快。在2月份中芯線上投資人會議上中芯給出了2020年的一些發展規劃和數據,這裡簡單說說!

  • 14nm工藝:關心新聞的同學應該知道華為此前就和中芯簽署了協議,中芯將為華為生產14nm芯片。這表明中芯14nm工藝已經小規模量產,現在中芯自己公佈的數據是到今年7月產量為9000片,到2020年底達到15000萬片。

  • 2代FinFET製程N+1:新工藝在2019年Q4已經在進行客服認證,到今年年底應該能小規模量產。對這個新工藝中芯並未明確到底是多少nm,從官方提供的功耗上來看和臺積電7nm差不多,但效能上又有不足。因此,這代新制程可能依舊達不到7nm的工藝標準。

Lscssh科技官觀點:

綜合現有整體信息來說,我國光刻機仍舊較為落後,想要追趕上相當不易。而代工廠這邊發展相對較快,如果中芯能到2020年底實現N+1 2代FinFET工藝的量產,那麼和臺積電的差距就縮小不少。但是,由於我國光刻機發展落後,中芯想要生產更高工藝標準的芯片就只能使用荷蘭ASML的光刻機,而這塊非常有可能被卡脖子。



Lscssh科技官


2020年我國光刻機現在屬於什麼水平?詳細數據,多少納米?光刻機在芯片製造中具有非常重要的作用,就是因為這個關鍵設備,國內的高端芯片特別是手機芯片製造瓶頸一直沒有突破。雖然國內光刻機的發展時間並不短,但其水平在國際上一直處於低端,最近兩三年由於國內芯片研發設計突飛猛進,所以對芯片製造的要求越來越高,光刻機引起了極大的關注。

目前全球研發製造光刻機水平大致為:最高端為荷蘭ASML公司高端光刻機,幾乎壟斷了全球高端光刻機市場,目前可以製造7nm芯片。中低端光刻機基本是日本尼康和佳能,可以製造75nm-14nm左右的芯片,佔據中端市場比較多。國內的上海微電子集團(SMEE)主要是佔據低端市場,特別是國內市場80%低端光刻機都是SMEE的設備,目前只能製造90nm的芯片。目前正在攻克製造65nm製程的技術。


從上面可以看出國內與最頂尖的ASML公司的高端光刻機的距離相當大,所以國內幾個光刻機研發機構也在全力研發光刻機,特別是光源部分取得了不錯的突破。目前荷蘭ASML最新的光刻機光源波長為13.5nm極紫外光(EUV),可以製造14nm、10nm、7nm製程的芯片生產。

但國內中科院光電所最近取得了重大突破,採用365nm的近紫外光源,可以實現22nm製程,結合雙重曝光技術之後,未來可以製造10nm級別的芯片。可以說與目前90nm製程相比已經是飛躍的發展了,但即使如此,也與ASML的距離相差不小,目前ASML已經可以要突破5nm製程技術。但即使這樣的成果,還不一定更能夠夠應用於複雜的IC需要的圖形。


不過這只是實驗室研究的成果,真正要把中科院光電所的實驗成果進行到實用階段,還有不少的時間。要量產,不只是光源問題,還有諸如精密軸承、精密鏡頭等相關產業鏈的發展,這方面還需要不少時間,因為國內的相關零部件很難滿足如此高精密、高品質的。

光刻機有幾萬個零部件,像荷蘭ASML的光刻機需要全球諸如美國、德國、法國、瑞典、日本等各地高精密零部件才能做出高端光刻機。所以ASML放言,即使把高端光刻機給中國,中國都不能仿製出來,其實也就是沒辦法找到這麼高精尖的零部件。所以國內中芯國際一直在尋求ASML高端光刻機,費用高達1.2億美元但兩年過去了是否能夠買到還是一直拖著的。


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中芯國際昨天宣佈,今年年底會出7nm。目前來看‘7nm是國產最先進的芯片。


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整體上來說,我國芯片產業與發達國家確實存在較大的差距,這點是客觀存在的事實。因此,美國才會有底氣通過芯片以及軟件的方式來打壓華為與中興等優秀的科技公司。雖然,華為具備研發高端移動處理器的能力(紫光展銳也宣佈了基於6nm EUV工藝的虎賁T7520芯片),但是,依然受制於芯片生產上的限制,真正的原因還在於我國光刻機水平較為落後。

國內能夠研發光刻機的公司是上海微電子裝備公司,當前該公司最先進的光刻機產品是600系列光刻機。SSX600系列光刻機最高能夠實現90nm工藝製程,荷蘭的ASML的高端光刻機已經能夠實現5nm工藝製程,兩者之間的差距相當巨大。

那麼,短期內上海微電子裝備公司是否能夠迎頭趕上呢?

答案是否定的,光刻機內部零部件工藝要求較高,短期內基本上無法實現趕超。例如光刻機較為重要的鏡頭,ASML公司是從德國的蔡司採購,基本上由蔡司祖傳匠人獨家打磨,極少能夠到達這一標準;除此之外,光刻機對於光源要求同樣較高,ASML公司光刻機的光源由美國CYMER公司獨家提供,後來為了方便直接收購了這家公司。

除此之外,光刻機的工作臺、侵液系統等難度同樣較高,暫時國內工藝還達不到此標準。荷蘭ASML公司的光刻機,可以看做是世界頂級零部件的集合體,缺一不可!

那麼,是否意味著國內只能夠生產90nm工藝製程的芯片呢?也非如此,這裡就需要講講中芯國際這家公司。中芯國際與臺積電類似,均屬於芯片代工公司。當前中芯國際已經能夠實現14nm工藝製程芯片的量產,12nm工藝製程芯片也進入到客戶導入環節。中芯國際自研的N+1、N+2芯片已經具備7nm工藝製程的特點,即將在2021年實現量產。也就是說,國內當前最高能夠生產性能趨近於7nm工藝製程的芯片。

前不久的最新消息,華為交付給中芯國際14nm工藝的首批訂單已經開始交貨。這無疑是一個好消息,華為過於依賴臺積電代工芯片的問題將會有所改善。

雖說如此,我國未來的芯片產業之路依然艱辛。

中芯國際花費1.2億美元從荷蘭ASML公司訂購的EUV光刻機,因為美國的施壓遲遲不能夠發貨,未來不排除無法到貨的可能。美國為了徹底切斷華為的芯片供給,不斷地對臺積電進行施壓。甚至,特朗普想要更改《外國直接產品規定》來限制華為,將由源於美國技術的供貨比例由25%下調至10%。顯然,美國這一做法激怒了全球各國,受到影響的並不僅僅華為這一家公司,華為未來的發展也因此充滿了變數。

無論如何,我國芯片產業的道路依然艱辛,但是前途必定光明!



極客談科技


其實不用著急,現在已經七納米、五納米了,很快就到納米極限了,如果沒有新的材料和科學出現,將有很長一段時間保持在納米水平,我們現在十四納米已經量產了,眼看前邊兒是個死衚衕,趕上是分分鐘的事兒!


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