光刻机是芯片制造的关键,现在中国有哪些企业在研究光刻机?
目前国内研究光刻机的企业不少,因为光刻机实在太重要了。
由于光刻的工艺水平直接决定芯片的制程水平和性能水平,光刻成为 IC 制造中最复杂、最关键的工艺步骤, 光刻的核心设备——光刻机更是被誉为半导体工业皇冠上的明珠。目前最先进的是第五代 EUV光刻机,采用极紫外光,可将最小工艺节点推进至 7nm。由荷兰 ASML制造。
国内光刻机技术比较先进,已经量产的应该是上海微电子装备有限责任公司(简称SMEE),已经实现90nm的量产,目前正在研究65nm的工艺。
其他的包括 合肥芯硕半导体有限公司、先腾光电科技有限公司、无锡影速半导体科技有限公司等一些企业,在光刻机上衣和有自己的成果。
但这些光刻机企业,目前还是在原来的道路上一步一步往前走,相信只要努力,未来也能达到很高的水平。但对于光刻机行业来说,他们的追赶速度虽然很快,但技术进步的速度也是很快。所以,他们只能持续在低端方面,占有一定的市场份额。
如果要进入高端市场,目前国内最先进的光刻机技术,应该是中科院光电技术研究所的技术成果。
2018年11月29日,新华社报道称,国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”29日通过验收。据悉,该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制,光刻分辨力达到22纳米,结合双重曝光技术后,未来还可用于制造10纳米级别的芯片。
也就是中国科学院光电技术研究所的这个成果,直接将中国光刻机技术向前推进好几代。
当然,这个科研成果,距离完整实现量产,还有好几个关卡要过。
首先是光刻分辨力达到22纳米只是一次极限测试,属于单次曝光,还制造不了芯片。
其次是,能够实验室制造芯片,还要实现量产,这又是一个关卡。
但总的来说,已经有了“光刻分辨力达到22纳米”,那么距离成型机,已经没有那么遥远了。
更重要的是,目前的紫外线光刻技术,在7nm的芯片出来之后,已经需要一个新的工艺突破。就像当年从液浸式到 EUV的技术飞跃一般。
而中科院这个项目,走了另外一条道路。拿一块金属片和非金属片亲密接触,界面上有一些乱蹦的电子;光投影在金属上,这些电子就有序地震荡,产生波长几十纳米的电磁波,可用来光刻。这叫表面等离子体光刻。
这条道路的优势是未来的成本可以低于目前主流的技术,极限可能高于未来的主流技术,在原理上突破分辨力衍射极限,建立了一条高分辨、大面积的纳米光刻装备研发新路线,绕过国外相关知识产权壁垒。
也就是,中科院光电技术研究所的这条技术路径,是非常有价值的一次技术突破,或者技术发现。有可能让中国的光刻机实现弯道超车,而不是在现在主流的工艺道路上亦步亦趋。
光刻机是芯片生产中不可少的关键设备,而且光刻机的技术门槛极高,整个设备的不同部位采用了世界上最先进的技术,德国的光学设备、美国的计量设备等,可以说是“集人类智慧大成的产物”。
最先进的光刻机 全球最先进的EUV光刻机全球只有荷兰的ASML生产,占据了光刻机市场高达80%的市场。Intel、台积电、三星的光刻机都来自于与ASML。
最顶尖的光刻机不是荷兰一个公司制造的,集合了许多国家最先进技术的技术支持,可以说是多个国家国家共同努力的结果,比如德国的光学镜头、美国的计量设备等。ASML将这些来自不同国家的3万多个配件,分为13个系统,需要将误差分散到13个系统,如果德国的光学设备做的不准、美国的光源不准,那么ASML瞬间就是失去了精神。
相较于荷兰、德国、美国等这些国家,我国的芯片制造以及超精密度机械制造方面不具有优势。再加上《瓦森纳协定》的技术封锁,因此,在高端光刻机领域,我国可以收仍然是空白。
我国的光刻机技术 上海微电子装备有限公司(SMEE)是我国国内唯一能够做光刻机的企业。上海微电已经量产的光刻机中,性能最好的是SSA600/200工艺,能够达到90nm的制程工艺,相当于2004年奔四CPU的水平。因此,国内晶圆厂所需要的高端光刻机完全依赖进口。
目前,最先进的光刻机是ASML的极紫外光刻(EUV),用于7nm、5nm光刻技术,对于EUV光刻关键技术,国外进行了严重的技术封锁。我国在2017年,多个科研单位合作经过7年的潜心钻研,突破了EUV关键技术。根据相关资料披露,计划2030年实现EUV光刻机国产化。
总之,在高端光刻机领域,我国的技术仍然比较薄弱。目前,中芯国际已经从ASML成功订购了一台7nm制程的EUV光刻机,希望能够在高端芯片制造领域能够找到“备胎”。
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