2020年我国光刻机现在属于什么水平?详细数据,多少纳米?

吴涛35383


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整体上来说,我国芯片产业与发达国家确实存在较大的差距,这点是客观存在的事实。因此,美国才会有底气通过芯片以及软件的方式来打压华为与中兴等优秀的科技公司。虽然,华为具备研发高端移动处理器的能力(紫光展锐也宣布了基于6nm EUV工艺的虎贲T7520芯片),但是,依然受制于芯片生产上的限制,真正的原因还在于我国光刻机水平较为落后。

国内能够研发光刻机的公司是上海微电子装备公司,当前该公司最先进的光刻机产品是600系列光刻机。SSX600系列光刻机最高能够实现90nm工艺制程,荷兰的ASML的高端光刻机已经能够实现5nm工艺制程,两者之间的差距相当巨大。

那么,短期内上海微电子装备公司是否能够迎头赶上呢?

答案是否定的,光刻机内部零部件工艺要求较高,短期内基本上无法实现赶超。例如光刻机较为重要的镜头,ASML公司是从德国的蔡司采购,基本上由蔡司祖传匠人独家打磨,极少能够到达这一标准;除此之外,光刻机对于光源要求同样较高,ASML公司光刻机的光源由美国CYMER公司独家提供,后来为了方便直接收购了这家公司。

除此之外,光刻机的工作台、侵液系统等难度同样较高,暂时国内工艺还达不到此标准。荷兰ASML公司的光刻机,可以看做是世界顶级零部件的集合体,缺一不可!

那么,是否意味着国内只能够生产90nm工艺制程的芯片呢?也非如此,这里就需要讲讲中芯国际这家公司。中芯国际与台积电类似,均属于芯片代工公司。当前中芯国际已经能够实现14nm工艺制程芯片的量产,12nm工艺制程芯片也进入到客户导入环节。中芯国际自研的N+1、N+2芯片已经具备7nm工艺制程的特点,即将在2021年实现量产。也就是说,国内当前最高能够生产性能趋近于7nm工艺制程的芯片。

前不久的最新消息,华为交付给中芯国际14nm工艺的首批订单已经开始交货。这无疑是一个好消息,华为过于依赖台积电代工芯片的问题将会有所改善。

虽说如此,我国未来的芯片产业之路依然艰辛。

中芯国际花费1.2亿美元从荷兰ASML公司订购的EUV光刻机,因为美国的施压迟迟不能够发货,未来不排除无法到货的可能。美国为了彻底切断华为的芯片供给,不断地对台积电进行施压。甚至,特朗普想要更改《外国直接产品规定》来限制华为,将由源于美国技术的供货比例由25%下调至10%。显然,美国这一做法激怒了全球各国,受到影响的并不仅仅华为这一家公司,华为未来的发展也因此充满了变数。

无论如何,我国芯片产业的道路依然艰辛,但是前途必定光明!



极客谈科技


2015年,在南京光电所,终于成功研制出微米级别光刻机!

在2018年,又一鼓作气,成功研制出纳米级别的沉浸光刻机,在实验室最低能刻画出6纳米这么微小的核心芯片。

目前已经与上海SMEE形成战略伙伴,很快就可以达到纳米光刻的量产。



旭照荷塘


【吉吉美学】深度解析光刻机:

我国的光刻机技术,在世界上,相比于荷兰和日本,还有一定的差距,目前是上海微电子所生产的90纳米光刻机,除此之外,合肥的芯硕半导体公司和无锡的影幻半导体公司都具有量产200纳米光刻机的能力。(1纳米=0.000000001米)

但是,在2019年4月武汉光电国家研究中心,甘棕松团队采用二束激光,在自研的光刻胶上突破了光束衍射极限的限制,采用远场光学的办法,光刻出最小9纳米线宽的线段。

这是一项我国在光刻机技术上的重大突破,而且样机中所采用的零部件包括材料,软件和各种光学零部件,全部都属于国产化。


光刻机的用途

简单意义上来讲,光刻机是属于顶级科技的合成体,它的先进程度可以决定于现代科技水平的发展,是用于制造纳米级芯片最重要的核心设备,没有光刻机就不会制造出高端的纳米级芯片。

光刻机的发展

我们所熟知的手机电脑中的处理器芯片都是属于纳米级的,对于光刻机的需求,我们可以从芯片的发展来去客观的了解。

通过摩尔定律来了解

当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。

处理器芯片不断的更新迭代周期,体现到了摩尔定律上,只有在这个周期内完成新一代产品的研发,产品才不至于被淘汰,顺应大势企业才能生存,这也成为众多芯片生产厂商不断追求的目标。

这种技术的需求,决定因素要源于光刻机水平的提高,目前世界上能做到5nm的水平已经是极限了。

世界先进光刻机的厂商

目前世界上最顶级的光刻机生产厂商是荷兰的AMSL公司(阿斯麦公司),目前全世界范围内,AMSL光刻机技术在10纳米以下无敌手,市场占有率100%,紧随其后的是日本的佳能和尼康公司的光刻机技术,世界上很多国家的光刻机都依赖于从荷兰进口。(一台AMSL光刻机的售价约为1.6亿美元)


当然我国也不例外,由于早期的历史因素,我国在高端科技方面的研究进程相比于欧美国家发展滞后了许多年。

荷兰的阿斯麦公司在2000年的时候以16亿美元的价格收购了美国的硅谷集团,通过一系列的发展,也让其成为了半个美国公司,让阿斯麦公司受益更大的是享受到了美国强有力的基础科学支撑,使得光刻机的技术领域在世界处于头筹。

但是阿斯麦公司生产的光刻机所需要的部件,90%是需要在世界各国进口,整机约8万多个部件,那么进口部件七万两千多个,而光刻机需要最主要的光源和镜头均来自于德国蔡司。

结语

在去年武汉光电国家研究中心,甘棕松团队所研发的光刻机9纳米新技术,采用的全部是国产化原器件,这点作为国人不得不为之称赞,突破美国的技术封锁,AMSL也将对华合作,同时会扩大其在中国的市场。

技术力量的体现也使得我们国力强盛,在世界尖端科技领域也会占有一席之地。


吉吉美学


感谢您的阅读!

还记得著名经济学家吴敬琏所说“不惜一切代价发展芯片产业”是危险的。作为芯片最重要的部分,光刻机,似乎也难逃这种“观念”。

我确实对于国产的光刻机有过奢望,实际上现在市面上在售的国产光刻机只有上海微电子,型号为SSA600/20,90nm工艺制程的光刻机,和目前的ASML的7nm EUV光刻机还是颇有差距的,这种差距应该不算小呢!

什么制约了我们发现光刻机呢?这事,需要从ASML的“独霸”地位开始。

技术难度复杂。确实,如果想建造一台光刻机,需要测量台、曝光台,到激光器、光束矫正器、能量控制器、光束形状设置、遮光器、掩模版、掩膜台等等多项内容。

我们得光刻机,需要通过将光束透射过画着线路图的掩模,通过将线路图映射到硅片上,并且还需要通过清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、激光刻蚀等等。

摩尔定律都在挑战。我一直认为ASML能够“几乎独霸”,还真的是因为它对于光刻机的研究的深入,在不断的将摩尔定律给挑战!为了能够达到这点,它几乎集合了世界最强的技术,美国光源,德国镜头以及英特尔,海力士,三星,台积电等等一批企业的先进技术!

实际上,我们想做到光刻机,很难真正获得这些国家的技术,这有历史原因,也有现实原因!这就是让我们,必须要自给自足!

历史原因。《瓦森纳协定》中,就提到了半导体产业这块问题,以美国为首的西方国家,进行技术出口管制,让我们的光刻机发展困难!


现实原因。我们确实在发展,但是在技术方面确实还有待提升,还有所欠缺。

其实,上海微电子目前虽然生产的90nm光刻机,似乎还有些不足。可是,我们也得看到,有消息称,武汉光电国家研究中心的甘宗松团队,成功研发利用二束激光,生产9nm工艺制程的光刻机。

未来,我们的光刻机市场,还是需要靠我们自己,即使有国际阻挡,却阻挡不了我们对于光刻机的研究!未来,9nm,3nm……我们绝对会有所斩获!


LeoGo科技


    我国最先进的光刻机是上海微电子的90nm制程工艺光刻机,而荷兰ASML最先进的光刻机是7nm制程工艺,而且5nm制程工艺已经成熟,可以说差了很大一截。

    上海微和荷兰AMSL光刻机差距,客观反映了我国和西方在精密制造领域的差距,一台顶级光刻机的关键零部件来自不同的西方发达国家,美国的光栅、德国的镜头、瑞典的轴承等等,而这些关键零部件对我国是禁运的。

    上海微电子是一家系统集成商,自己不能生产所有的关键零部件,没有下游厂商的支持,所以很难生产高端的光刻机,只能先做好中低端,生存下去,一步一步培养国内零部件厂商,一点一点往上做。


    为什么全球只有ASML能够制造顶级光刻机?

    目前,光刻机领域的龙头老大是荷兰的ASML,占据了高达80%的市场份额。更关键的是,最先进的EUV光刻机,全球只有ASML能够生产。

    ①ASML出身名门

    ASML并不是一家白手起家的公司,背后是著名的飞利浦,背后有相关技术人员、经济上的资助。

    ②掌握核心技术

    ASML拥有世界第二的专利申请数,收购了不少关键零部件下游厂商。

    除此之外,ASML光刻机的90%零件向外采购,整个设备同时获得了世界最先进的技术,从而在日新月异的芯片制造行业保持了绝对的竞争优势,把世界第二的尼康远远甩在了后面。

    ③独特的合作模式

    ASML有一个奇特的规定,只有投资了ASML,才能获得优先供货权。三星、英特尔、台积电、海力士都在ASML有客观的股份,大半个半导体行业都是AASML一家的合作伙伴,形成了庞大的利益共同体。


    我国的光刻机

    目前,我国最先进的光刻机生产厂商是上海微电子(SMEE)成立于2002年,最先进的光刻机SSA600/20系列的90nm制程工艺,面向中低端市场,成为国内很多低端芯片制造商的首选。

    虽然,上海微电子在高端光刻机领域还未有所突破,不过从无到有,而且在低端光刻机领域占据了垄断地位,上海微电子是值得让人尊敬的。利用低端市场赚取的利润,支持高端市场的研发,也是一条可行的路线。


    这里补充一下,我国的中芯国际在2018年曾成功预定一台ASML的7nm制程工艺的光刻机,但是先是因为ASML零部件厂商失火,后是因为许可证到期,这都2020年了,仍然没有到货。印证了那句话“自己有的才是真的,只有你突破了技术,就没有人能卡你的脖子”。

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Geek视界


光刻机我国现在的水平就是低端水平,上海微电子量产的光刻机仅有90nm制造工艺,当然到2020年结束是否能量产更高制造工艺的光刻机还不好说,有可能会达到65nm工艺。

我国光刻机整体水平较低

上海微电子的光刻机是我国当前最高水平的光刻机,别看只能达到90nm工艺,但就是这样的设备也只有上海微电子能量产制造,和高高在上的ASML光刻机的差距不是一点点,就现有水平而言,短期想要追上还是相当困难的。

当然,到2020年上海微电子有可能量产65nm工艺的光刻机。按照早前的信息,2018年时上海微电子就在对65nm制造工艺的设备进行整机验证考核,经过2年多的时间可能应该是差不多了。

如果65nm光刻机顺利过关量产的话,那后续能以较快速度升级到45nm光刻机上。此外,按照量产一代,验证一代,同时再攻关一代的研发标准推算的话,上海微电子现在应该是在全力攻克28nm这道坎。

当然,从攻克技术难关到后续的验证量产仍旧需要很长一段时间,并非短时间内就能出量产机型。

中芯国际2020年的布局情况

既然说了我国光刻机的情况,那就顺带再来聊聊国内代工厂的情况吧!

我国国内最先进的能生产芯片的代工厂无疑就是中芯国际了,至从真正的大佬级人物梁孟松来中芯后,中芯在生产工艺上的进步相当快。在2月份中芯线上投资人会议上中芯给出了2020年的一些发展规划和数据,这里简单说说!

  • 14nm工艺:关心新闻的同学应该知道华为此前就和中芯签署了协议,中芯将为华为生产14nm芯片。这表明中芯14nm工艺已经小规模量产,现在中芯自己公布的数据是到今年7月产量为9000片,到2020年底达到15000万片。

  • 2代FinFET制程N+1:新工艺在2019年Q4已经在进行客服认证,到今年年底应该能小规模量产。对这个新工艺中芯并未明确到底是多少nm,从官方提供的功耗上来看和台积电7nm差不多,但效能上又有不足。因此,这代新制程可能依旧达不到7nm的工艺标准。

Lscssh科技官观点:

综合现有整体信息来说,我国光刻机仍旧较为落后,想要追赶上相当不易。而代工厂这边发展相对较快,如果中芯能到2020年底实现N+1 2代FinFET工艺的量产,那么和台积电的差距就缩小不少。但是,由于我国光刻机发展落后,中芯想要生产更高工艺标准的芯片就只能使用荷兰ASML的光刻机,而这块非常有可能被卡脖子。



Lscssh科技官


光刻机是芯片制造过程中的重要机器,光刻机的先进程度决定了芯片的质量。而世界上最顶尖光刻机仍旧是荷兰的ASML掌握,ASML占有了全球超过80%的市场份额,并且单台7nm光刻机售价已经超过了6亿美元。

我国光刻机现状

我国光刻机最高技术仍旧是上海微电子研究所的90nm工艺,它的SMEE200系列光刻机、300系列光刻机、500系列光刻机、600系列光刻机只能够达到90nm工艺水平。而像江苏无锡影幻半导体公司、合肥芯硕半导体公司都只能够拥有200nm工艺的光刻机量产能力。



表面上来看90nm与28纳米以下工艺差不了多少,事实上它们确实天差地别。为什么要这样去说?可以来看这样一句话:光刻机堪称人类智慧集大成的产物,它被称为现代光学工业之花。从这一句话就可以知道,光刻机技术有多难突破。

有一年上海微电子装备公司总经理贺荣明去德国考察时,那里的工程师这样对他说,就算我们给你们全套的图纸,你们仍旧做不出来先进的光刻机。(这一点与当初的苏联政府对我国态度比较相似)

为什么他们敢这样说?并不是瞧不起,而是因为一台光刻机它的内部由几万个精密零件、几百个执行器传感器、千万行代码组成的超复杂思维系统,它的内部器件运动精度误差不超过一根头发丝的千分之一。这就像坐在一架超音速飞行的飞机上时,拿着线头穿进另一架飞机上的针孔。



为什么荷兰能够做出如此高工艺光刻机

1、美国和一些欧盟国家支持

荷兰ASML光刻机的发展离不开美国和欧盟国家的支持,例如德国给它提供了先进的机械工艺以及蔡司镜头,而在光刻机光源方面,是由美国进行提供。蔡司镜头大家都知道,技术封闭相当的严重。据说蔡司工厂,祖孙三代在同一家公司的同一个职位,技术根本不外传,镜片材质要做到均匀,需几十年到上百十年技术积淀。



2、技术细分精明

光刻机需要上万个零部件和各种高端技术,荷兰的ASML对此做了非常精确的细分。它先后去投资了很多很多公司,例如现在ASML占据了德国蔡司的24.9%股份,又收购了一系列美国先进光源公司。这也就保证了它有足够的公司实力支撑它,不缺技术。


3、强大技术研发

华为和ASML是一家非常像的公司,都是非常重视技术研发投入。2019年 ASML全球销售额大概是21亿欧元左右,而它的研发费用支出就达到了4.8亿欧元,研发费用占营收的比例达到22.8%。正是因为由如此大的投入,才成就了它的今天。

4、荷兰本身的原因

荷兰虽然是一个不大的国家,但是对知识技术产权特别重视。正是有了这个比较强的意识,让它的技术产权特别多。


根据WTO公布的数据,近十年来,全球知识产权使用费出口排名中,荷兰(仅包括五年的数据)达到2392亿美元,仅次于美国和日本,超过英国,法国,德国等欧洲大国。

我国的光刻机研究未来

从中芯国际订购的光刻机被延迟发货,让国内越来越认识到拥有自己高端精尖光刻机的重要性。再加之美国政府的各种政策限制,国产当自强越发强烈。

在2018年,中科院的“超分辨光刻装备研制”通过验收,它的光刻分辨力达到22nm,结合双重曝光技术后,未来还可用于制造10nm级别的芯片。但是这也是仅限于实验室,还需要一段很长的路走。


再比如一个例子,2019年武汉光电国家研究中心的甘棕松团队已经成功突破9nm工艺光刻机技术,但是也是在实验室内,真正想要应用于实际,还是需要一段时间。

我们国家想要在光刻机有所突破,还是需要各大企业进行联合。毕竟这东西单单靠一家企业是不能够做出来的,同时也要加大科研经费投入。只有拥有足够多的技术积累,才能够打开光刻机技术的神秘大门。

结语

现如今社会发展越来越离不开光刻机,一旦被别人卡脖子就是被割了命脉。中芯国际就是一个非常典型的案例,因此我们国家不能再不为所动了。

没有先进的光刻机,我们就做不出很先进的芯片,那么我们的国产手机以后仍旧会被别人卡脖子,外商说断供就断供。我们就拿麒麟芯片和华为5G为例,如果我们国家没有像麒麟这样先进的芯片设计技术,高通指不定多么猖狂,仍旧会是漫天要价。

而如果没有华为投入那么多资金研发5G技术,我们国家的5G仍要落后于欧洲国家,永远被别人卡脖子。2G、3G、4G我们都受制于人,5G总算出了一口气。这就像光刻机一个样,我们不能总是看别人脸色,只有自己有了,才有底气。


天晴科技说


2020年我国光刻机现在属于什么水平?详细数据,多少纳米?光刻机在芯片制造中具有非常重要的作用,就是因为这个关键设备,国内的高端芯片特别是手机芯片制造瓶颈一直没有突破。虽然国内光刻机的发展时间并不短,但其水平在国际上一直处于低端,最近两三年由于国内芯片研发设计突飞猛进,所以对芯片制造的要求越来越高,光刻机引起了极大的关注。

目前全球研发制造光刻机水平大致为:最高端为荷兰ASML公司高端光刻机,几乎垄断了全球高端光刻机市场,目前可以制造7nm芯片。中低端光刻机基本是日本尼康和佳能,可以制造75nm-14nm左右的芯片,占据中端市场比较多。国内的上海微电子集团(SMEE)主要是占据低端市场,特别是国内市场80%低端光刻机都是SMEE的设备,目前只能制造90nm的芯片。目前正在攻克制造65nm制程的技术。


从上面可以看出国内与最顶尖的ASML公司的高端光刻机的距离相当大,所以国内几个光刻机研发机构也在全力研发光刻机,特别是光源部分取得了不错的突破。目前荷兰ASML最新的光刻机光源波长为13.5nm极紫外光(EUV),可以制造14nm、10nm、7nm制程的芯片生产。

但国内中科院光电所最近取得了重大突破,采用365nm的近紫外光源,可以实现22nm制程,结合双重曝光技术之后,未来可以制造10nm级别的芯片。可以说与目前90nm制程相比已经是飞跃的发展了,但即使如此,也与ASML的距离相差不小,目前ASML已经可以要突破5nm制程技术。但即使这样的成果,还不一定更能够够应用于复杂的IC需要的图形。


不过这只是实验室研究的成果,真正要把中科院光电所的实验成果进行到实用阶段,还有不少的时间。要量产,不只是光源问题,还有诸如精密轴承、精密镜头等相关产业链的发展,这方面还需要不少时间,因为国内的相关零部件很难满足如此高精密、高品质的。

光刻机有几万个零部件,像荷兰ASML的光刻机需要全球诸如美国、德国、法国、瑞典、日本等各地高精密零部件才能做出高端光刻机。所以ASML放言,即使把高端光刻机给中国,中国都不能仿制出来,其实也就是没办法找到这么高精尖的零部件。所以国内中芯国际一直在寻求ASML高端光刻机,费用高达1.2亿美元但两年过去了是否能够买到还是一直拖着的。


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东风高扬


首先,整体上来说,我国芯片产业与发达国家确实存在较大的差距,这点是客观存在的事实。因此,美国才会有底气通过芯片以及软件的方式来打压华为与中兴等优秀的科技公司。虽然,华为具备研发高端移动处理器的能力(紫光展锐也宣布了基于6nm EUV工艺的虎贲T7520芯片),但是,依然受制于芯片生产上的限制,真正的原因还在于我国光刻机水平较为落后。

国内能够研发光刻机的公司是上海微电子装备公司,当前该公司最先进的光刻机产品是600系列光刻机。SSX600系列光刻机最高能够实现90nm工艺制程,荷兰的ASML的高端光刻机已经能够实现5nm工艺制程,两者之间的差距相当巨大。

那么,短期内上海微电子装备公司是否能够迎头赶上呢?

答案是否定的,光刻机内部零部件工艺要求较高,短期内基本上无法实现赶超。例如光刻机较为重要的镜头,ASML公司是从德国的蔡司采购,基本上由蔡司祖传匠人独家打磨,极少能够到达这一标准;除此之外,光刻机对于光源要求同样较高,ASML公司光刻机的光源由美国CYMER公司独家提供,后来为了方便直接收购了这家公司。

除此之外,光刻机的工作台、侵液系统等难度同样较高,暂时国内工艺还达不到此标准。荷兰ASML公司的光刻机,可以看做是世界顶级零部件的集合体,缺一不可!

那么,是否意味着国内只能够生产90nm工艺制程的芯片呢?也非如此,这里就需要讲讲中芯国际这家公司。中芯国际与台积电类似,均属于芯片代工公司。当前中芯国际已经能够实现14nm工艺制程芯片的量产,12nm工艺制程芯片也进入到客户导入环节。中芯国际自研的N+1、N+2芯片已经具备7nm工艺制程的特点,即将在2021年实现量产。也就是说,国内当前最高能够生产性能趋近于7nm工艺制程的芯片。

前不久的最新消息,华为交付给中芯国际14nm工艺的首批订单已经开始交货。这无疑是一个好消息,华为过于依赖台积电代工芯片的问题将会有所改善。


虽说如此,我国未来的芯片产业之路依然艰辛。

中芯国际花费1.2亿美元从荷兰ASML公司订购的EUV光刻机,因为美国的施压迟迟不能够发货,未来不排除无法到货的可能。美国为了彻底切断华为的芯片供给,不断地对台积电进行施压。甚至,特朗普想要更改《外国直接产品规定》来限制华为,将由源于美国技术的供货比例由25%下调至10%。显然,美国这一做法激怒了全球各国,受到影响的并不仅仅华为这一家公司,华为未来的发展也因此充满了变数。

无论如何,我国芯片产业的道路依然艰辛,但是前途必定光明,加油!


坐在河边钓螃蟹


中芯国际昨天宣布,今年年底会出7nm。目前来看‘7nm是国产最先进的芯片。


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