中國高端光刻機技術現在如何?

單軌帆


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


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


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


    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


國家在半導體芯片領域於前幾年開始持續加大投入,從高端的構架設計到光刻機研製到下游的芯片製造封裝都會有全面提升,就目前而言我國在這方面的投入還是太少,作為半導體芯片最大市場,我們還要持續加大投入,培養半導體相關人才,加大研發投入可望在短期內有所突破。


四方鐵牛


目前的光刻機技術還是原始水準的,如果我們不能在技術上實現彎道超車,就會受制於人,未來只可能在粒米麵積上的儲蓄片上可容納超級數據,換言之,我們國家現在最強大的計算機將來不如煙盒大小的計算機,這就是未來,而且耗電量趨於零,又稱未來黑科技,現有的將被全部淘汰掉,光刻機或許支撐不了幾年了,量子技術正在進行時,更未來的將是信息碼的無限存儲及使用,將是在空中無形的,都是可控的,每個信息單元都微於分子,各行名業也是翻天覆地的改變,那時人們不再憶起今日的光刻機。


用戶5621748288631


重視基礎教育,加大基礎科研,努力儲備人才,實現半導體行業各個工序整體崛起



用戶7101773607790


可能還是在跟蹤,追趕之中吧,畢竟我們國家在這方面發展較慢,需要獲取的新技術又太多了,只能是一步一個腳印地走,做到儘量縮小與先進國家的差距。


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