被光刻機卡住脖子的中國芯片製造業

光刻機是半導體芯片生產過程中最重要的設備,光刻機的工藝直接關係到芯片的性能,荷蘭ASML光刻機已經達到7nm的精度,正在5nm的方向前進,而國產光刻機的最好水平是90nm,和國外的差距特別大,高端的光刻機只能依賴進口。

被光刻機卡住脖子的中國芯片製造業

光刻機的工作原理:首先在硅片表面覆蓋一層具有高度光敏感性光刻膠,再利用光刻機發出的光通過具有圖形的光罩對塗有光刻膠的薄片曝光,被光線照射到的光刻膠會發生反應,再通過顯影技術溶解去除曝光區域或未曝光區域的光刻膠,掩膜版上的圖形被複制到光刻膠薄膜上,實現了電路圖從掩模到硅片的轉移,最後通過刻蝕技術將圖形轉移到基片上。


被光刻機卡住脖子的中國芯片製造業

光刻機的技術難點主要是光源、鏡頭、對準系統。荷蘭ASML光刻機光源主要來自美國公司Cymer,鏡頭為蔡司提供,,計量設備則由美國的Keysight製造,傳送帶則來自荷蘭VDL集團,每一個部件都需要經過無數次的調試。光刻機的研發不僅需要專業的技術人員,還需要大量的資金投入,ASML的研發經費達到13億歐元,並且經費還在不斷提高。

被光刻機卡住脖子的中國芯片製造業

目前,進入中國市場的都是一些低端光刻機,由於以美國為首的西方國家對華出口管制,中國的半導體制造與國際先進水平有2-3代的差距。中芯國際早在2018年初就耗資1.2億美元向ASML訂購了一臺EUV光刻機,但是截止到現在,兩年已經過去了,光刻機一直沒有發貨。根據美國法律規定:全球各國(包含美國)出售的高科技產品中,如果美國製造的零部件達到了25%以上,那麼美國方面就有權阻止這次交易,但是經過美國審查,並沒有達到25%的標準,美國政府又以安全風險為由施壓荷蘭政府,禁止ASML向中國出口EUV光刻機。

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沒有高端的光刻機必然會受制於人,近日臺積電宣佈消減華為20%的芯片訂單,華為的高端芯片產能肯定會受影響。我國現在正在大力推進光刻設備的研製,中科院已經研發出22nm的光刻機,光源採用365nm波長,未來結合雙重曝光技術,還可以做到10nm,現在國外普遍採用的是193nm的光源,採用365nm的光源可以減低難度減少成本。但是,此項技術只是驗證了加工能力,無法制作複雜的圖形,還無法應用到芯片的製造。


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