中国的芯片技术是什么水平?为何造不出顶级光刻机?

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中国的芯片技术是什么水平?为何造不出顶级光刻机?

这两天中兴的事情出来后,我把答复翻了出来,放在下面和大家分享;《科技日报》今天恰好也有一篇专栏文章,谈到了光刻机技术瓶颈的问题,我把文章放在下面,让大家了解中国芯片技术的多个侧面。

中国的芯片技术现在达到了什么水平?

芯片制造主要分为三大环节:晶圆加工制造、芯片前期加工、芯片后期封装。

其中技术难度最大最核心的是芯片前期加工这个环节,分为上百道制程,每道制程都有相应的装备。在这些装备里面,技术难度最大的就是光刻技术。

中国半导体技术主要是在第一和第三环节。第二个环节中的技术装备大部分处于空白,所以高端的整个芯片都需要进口。

现在,我们已经攻克了前期加工装备的蚀刻技术,达到了7纳米的国际领先水平。目前等待技术明珠——光刻技术的突破。

是什么卡了中国顶级光刻机的脖子?

指甲盖大小的芯片,密布千万电线,纹丝不乱,需要极端精准的照相机——光刻机。光刻机精度,决定了芯片的上限。高精度光刻机产自ASML、尼康和佳能三家;顶级光刻机由ASML垄断。

“十二五”科技成就展览上,上海微电子装备公司(SMEE)生产的中国最好的光刻机,与中国的大飞机、登月车并列。它的加工精度是90纳米,相当于2004年上市的奔腾四CPU的水准。国外已经做到了十几纳米。

光刻机跟照相机差不多,它的底片,是涂满光敏胶的硅片。电路图案经光刻机,缩微投射到底片,蚀刻掉一部分胶,露出硅面做化学处理。制造芯片,要重复几十遍这个过程。

位于光刻机中心的镜头,由20多块锅底大的镜片串联组成。镜片得高纯度透光材料+高质量抛光。SMEE光刻机使用的镜片,得数万美元一块。

ASML的镜片是蔡司技术打底。镜片材质做到均匀,需几十年到上百年技术积淀。

另外,光刻机需要体积小,但功率高而稳定的光源。ASML的顶尖光刻机,使用波长短的极紫外光,光学系统极复杂。

有顶级的镜头和光源,没极致的机械精度,也是白搭。光刻机里有两个同步运动的工件台,一个载底片,一个载胶片。两者需始终同步,误差在2纳米以下。两个工作台由静到动,加速度跟导弹发射差不多。


相当于两架大飞机从起飞到降落,始终齐头并进。一架飞机上伸出一把刀,在另一架飞机的米粒上刻字,不能刻坏了。

而且,温湿度和空气压力变化会影响对焦。机器内部温度的变化要控制在千分之五度,得有合适的冷却方法,精准的测温传感器。

SMEE最好的光刻机,包含13个分系统,3万个机械件,200多个传感器,每一个都要稳定。像欧洲冠军杯决赛,任何一个人发挥失常就要输球。

发展光刻机,需要高素质的人群。这需要用五十年、一百年的长远眼光去做事情,而不是期望几个月解决问题。

如今,我国的光刻技术主要应用于中低端市场。而国际巨头仍在前进,发展浸没式光刻机(光在水中波长更短)、磁悬浮驱动(减少工作面震动)、反射镜代替透镜技术、真空腔体的极紫外光学系统……


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