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让中中原人民共和国难望顶尖光刻机项背,作者

时间:2019-05-14 20:43来源:互联网
光刻机是芯片制造的核心设备之一。根据用途可分为几种类型。有用于芯片制造的光刻机、用于封装的光刻机和用于LED制造的投影光刻机。 问题: 我国能生产光刻机吗? 是什么卡了我

光刻机是芯片制造的核心设备之一。根据用途可分为几种类型。有用于芯片制造的光刻机、用于封装的光刻机和用于LED制造的投影光刻机。

问题:我国能生产光刻机吗?

是什么卡了我们的脖子—— 这些“细节”让中国难望顶级光刻机项背

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回答:

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。

在高端光刻机上,除了龙头老大荷兰的ASML,尼康和佳能也曾做过光刻机,尼康还收到了英特尔的订单。但近年来,尼康在ASML面前被击败,高端光刻机市场基本上由荷兰的ASML主导。

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“十二五”科技成就展览上,上海微电子装备公司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。

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答案是:可以的!

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。

光刻机需要体积小,但功率大,光源稳定。ASML的顶级光刻机使用的是短波紫外光,光学系统非常复杂。

但是先别这么高兴,因为我们能够生产的出来的光刻机,跟荷兰的ASML光刻机差距真的很大啊!

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。

在“十二五”科技成果展上,上海微电子设备有限公司生产的最佳光刻机与中国大型飞机、登月飞行器并列。其加工精度为90纳米,国外已达到十几纳米。

我国生产光刻机最好的是:上海微电子!这是中国唯一一家生产高端前道光刻机整机的公司,同时华卓精科是唯一的光刻机工件台供应商。

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。

用于生产芯片的光刻机是中国半导体设备制造业最大的短板。国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。中国和外国之间有很大的差距。现在国内主要依靠进口。

上海微电子目前承担着国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项”的65nm光刻机研制。而且是正在承担着65nm的研制,能不能研发成本还需要看以后的情况。

“同样一个镜片,不同工人去磨,光洁度相差十倍。”SMEE总经理贺荣明说,他在德国看到,抛光镜片的工人,祖孙三代在同一家公司的同一个职位。

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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。

制作光刻机的过程很复杂。光刻机类似于照相机。它的底片是涂有感光胶的硅薄膜。电路图案通过光刻机微喷到基板上,蚀刻胶水的一部分,暴露硅表面进行化学处理,并制作芯片。这个过程需要重复几十次。

差距很大

大家可能不知道65nm是一个怎么样的水平哦。我就直接坦白地说:荷兰的ASML的目前的水平是14nm!

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这个差距真的很大。而且更加恐怖的的,荷兰的ASML目前也在研发更加精细的制程,10nm已经投入使用,7nm的也在准备了。我们目前还在研发65nm。那就意味着我们的不仅比别人落后,如果要想超越别人,一定要跑得比别人更快。

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。

位于光刻机中心的透镜由20多个串联的大型平底透镜组成。镜片采用高纯度透明材料,优质抛光。SMEE光刻机所用的透镜每片价值数万美元。

研发费用巨大

而且更加恐怖的是,制程越小,研发费用越大。每更新一代都是上亿美元的投入,90nm到65nm可能研发是X亿,但是从65nm往更小制程研发可能是几个X亿的资金投入。所以研发出来了要市场化投入使用才能使得企业运营下去。

同时,由于美国主导的《瓦森纳协议》,我们不能从荷兰进口ASML的先进的光刻机。我们提出了《中国制造2025》,这一个目标汇中,包括集成电路制造领域的发展重点,我们最终的计划是在2030年实现EUV光刻机的国产化。

这个对于我们来说,难度真的非常大。荷兰ASML的领先程度到了什么程度了?当初英特尔扶持尼康,防止ASML独大,但是尼康的在芯片光刻机市场竞争不过ASML,ASML实在太强大了。

不过,就算道路再难,我们还是得走下去。中兴给我们的教训可以说是非常深刻的,我们一定要有自主能力。

毕竟这是起步的初期,路漫漫其修远兮。

回答:

光刻机最近比较火是因为中兴被美国封杀事件不得使用高通芯片最终近期高通不得不全线产品使用联发科的产品,由此可见芯片对于手机产业的重大影响。

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光刻机是芯片制造的最核心设备之一,可以分为几类:

1,用于生产芯片的光刻机;

2,用于封装的光刻机;

3,用于LED制造领域的投影光刻机。

贺荣明说:“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。”

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一、中国光刻机与世界的差距

用于生产芯片的光刻机是我国半导体设备的最大的短板。光刻机域的老大是荷兰的ASML,该公司生产的EUV系列光刻机售价高达1亿美元,并且只有ASML能够生产,可以说asml几乎垄断了光刻机的高端市场。

目前国内光刻机和国外的差距是极为巨大的,但是我们能看到的是,光刻机是我过要重点发展的行业。国家扶植。

由于美国主导《瓦森纳协议》的限制,中国根本不可能进口光刻机的高端设备。只能有机会买到ASML的中低端产品。举例:Intel、三星、台积电2015年能买到ASML10 nm的光刻机。而国内,2015年只能买到ASML 2010年生产的32 nm的光刻机,5年时间对半导体来说,已经足够让市场更新换代3次了。这就导致即使通过设备学习国外的光刻机技术,中国已经落后三代产品,更不用说观看和拆解根本不可能学会光刻机新技术。

由于进出口贸易的限制,国内目前没办法安装ASML EUV光刻机,所以也导致无法学习最先进的光刻机技术。目前国产光刻机与国外差距太大,根本无法在高端市场上参与竞争,。根据预估,近年来我国每年集成电路产品进口金额与每年原油进口金额大致相当,每年已经超过2000亿美元。

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。”贺荣明说。

那么,为什么顶级光刻机在荷兰被ASML垄断呢?一个原因是,它较早地进入了光刻行业的生产,积累和发展了许多关键技术,镜片等重要配件必须经过超高精度研磨,ASML用过的镜片是德国蔡司技术的支撑。透镜材料的均匀性需要几十到几百年的时间积累。SMEE总经理曾经指出,“同一个镜片,由不同的工人抛光,光滑度有十倍的差别。”他在德国看到,三代抛光工人和孙子在同一家公司中处于同一个位置。不难理解,荷兰垄断了高端光刻机市场。

二、中国光刻机发展历程

中国最好的光刻机厂商上海微电子(SMEE)已经量产的光刻机中,性能最好的设备相当于2004年上市的奔腾四CPU的水准。所以由此可知,中国至少落后于国外14年,这对于2年更新一次的光刻机行业,中国落后了7代。

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2008年国家将EUV光刻技术列作为重要课题,长春光机承担起了“极紫外光刻关键技术研究”项目研究工作。此后《中国制造2025》将EUVL列为了集成电路制造领域的发展重点,并计划在2030年实现EUV光刻机的国产化。

8年后的2016年,项目提前完成测试,突破了现阶段制约我国极紫外光刻发展的核心光学技术,初步建立了适应于极紫外光刻曝光光学系统研制的加工、检测、镀膜和系统集成平台。这才进行中国光刻机时代的奠基。而asml光刻机已经诞生了30年,市场份额高达80%。

极紫外光刻被公认为是最具潜力的下一代光刻技术,面对的是7nm和5nm节点,代表了当前应用光学发展最高水平。

回答:

光刻机又叫做:掩膜对准曝光系统,光刻系统等,简单的来说光刻就是将硅圆表面涂上光刻胶,通过光将掩膜版上复杂的电路结构复制到光刻胶上面的过程,我国目前能生产光刻机的主要有以下几家:

  1. 上海微电子装备有限公司,已经量产90nm光刻机,其65nm光刻机商用量产也已经提上日程
  2. 中子科技集第四十五研究所光电已经量产的是1500nm光刻机
  3. 先腾光电科技已经量产800nm光刻机
  4. 无锡影速光电科技目前已经量产200nm光刻机

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谈到光刻机就不得不谈到ASML,这个光刻机行业说一不二的庞然大物,只有它能生产7nm级别的光刻机,每台7nm制程光刻机售价1.2亿美元,17年产量只有12台,预计今年达到18台,至于其“一视同仁”的态度,中国不知道哪一年能买到一台,中国光刻机企业在其面前就是一个小孩。
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很多人都有疑问中国在晶圆材料,蚀刻机,e—beam,掩膜,标靶,封装等领域都有了巨大突的突破,华微电子的芯片材料和中微半导体科技的蚀刻机都是世界一流,为什么单单光刻机攻克不了。

第一没有足够的技术和人才积累,半导体行业在我国起步晚,在国外的技术封锁之下,技术底子薄,尤其在机械精度方面差距甚远,高端光刻机需要做到两个平台同时运动,而差距不能超过2nm,这而一根头发的宽度是60000nm。
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第二没有顶尖的零件,ASML的零件全是各行业的龙头企业提供,镜头来自德国蔡司,光源来自没过cymer,机器组装来自韩国和台湾,都是各行业最顶尖的存在,而中国什么都得自己来。

第三没有足够的资金,ASML每年的研究开发费用都是以十亿美元为单位,中国企业虽然在国家扶持之下,有了更多的研发资金,但是显然还达不到这个水平。
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style="font-weight: bold;">中国芯片行业的进步是毋庸置疑,同时也要直面一些方面巨大的差距,发扬中华民族吃苦耐劳的民族精神,通过自己的努力把路一步一步走出来,因为落后只能被欺负。

回答:

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。

但是,不管别人有多强大,都与我国无关。ASML高端光刻机在中国被禁止销售。中国只能购买ASML的中小型产品,这使得中国目前的半导体技术很难升级。类似于中兴通讯近期事件的警告,中国应该始终高度重视自主创新,毕竟我们只能依靠自己。

我国能生产光刻机。只是在技术水平上与国外最先进的有差距。

不过我们一直没放弃努力,现在已经有望缩小差距了。再坚持一下,黎明前的黑暗就会过去。

光刻机是芯片生产的关键设备之一。

芯片生产,需要用到几个最关键的设备:分别是光刻机、刻蚀机、清洗机、等离子注入机。我们都能生产。刻蚀机已经达到世界最顶尖水平。清洗设备和等离子注入也堪用。现在差的就是高精度的光刻机。

2002年SMEE成立,是中国政府为了填补光刻机空白而立项。贺荣明去德国考察时,有工程师告诉他:“给你们全套图纸,也做不出来。”贺荣明几年后理解了这句话。

你觉得这个怎么样?

光刻机有什么用呢?下面通俗说一下光刻机在芯片生产中的作用。

下面把芯片生产比喻成木匠雕花,可以方便普通人理解。(二者主要是精度差别,材质差别。木匠雕花精度到毫米即可,芯片要到纳米。木匠用木头雕刻,芯片用硅的晶圆雕刻)

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第一步:设计。芯片设计公司进行设计,最后出图。这就像木匠雕花,先由设计师画图。

第二步:备料。芯片的主料是圆晶,就是硅,当然还要用些辅助材料。木匠买来木料等。

第三步:放样。这时要用到光刻机了。要用光刻机把设计好的图纸画到圆晶上。这里要求精度必须和设计精度匹配。如果这一步做不了,后面就只能干瞪眼了。木匠也要放样,根据图纸,在木料上把要雕刻的图样描画好。。

第四步:施工。这时刻蚀机上场。有等离子刻蚀或者化学刻蚀可选。刻蚀时按图施工。这就好比木匠师傅按画好的图案雕刻,使用凿子,刻刀是一样的。施工中要注意保持环境卫生。

第五步:清洗。其实是和施工混合在一起的,边施工边清洗。这就好比木匠雕刻时用毛刷,或者用嘴巴吹木屑。只是芯片要求的清洗超级严格。

第四、第五步要重复多次,具体情况视加工芯片的复杂情况而定。

第六步:封装。施工完毕后要保持住施工成果,隔绝一切可能的伤害,芯片封装要求也很高,要用到离子注入等设备。木匠这环节简单。施工完毕后,现场都清理干净了,弄点清漆把作品保护好。

如果不能用高精度的光刻机放样,是生产不出来高水平的芯片的。光刻机在制造流程中要使用多次,包括最后的封装环节也要用。

下面说说光刻机的市场状况:

现在高等级的光刻机世界上有美国、荷兰、日本三个国家5个公司能生产。分别是荷兰的ASML、日本的Nikon、日本的cannon、美国的ultratech以及我国的上海微电子(SMEE)。

这五家里面,荷兰的ASML一家独大,完全垄断了高精度光刻机。

目前还在追赶的,只有中国,其他几家都放弃了。因为难度太大。

目前ASML的技术是10nm,马上是7nm。

互联网,上海微电子的技术是90nm。

我们能买到的最新设备的技术是中芯国际即将投产的生产线14nm。

下图是上海微电子生产的光刻机

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好消息是2017年,长春光机所承担的国家科技重大专项项目“极紫外光刻关键技术研究”顺利通过验收,这标志着国产22-32 nm设备就要出来了。我们离ASML又近了一步。

这里,我们要感谢那些默默无闻风险在科研领域的人,他们是中国自强不息的脊梁。下面照片是验收后科研人员合影留念。为这个突破,花了16年时间。让我们向他们致敬。

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回答:

当然可以。

我国上海微电子装备有限公司是专门研发和生产光刻机设备的科技公司。光核机技术水准在90纳米。
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无锡影速半导体科技有限公司,是由中科院微电子研究所联合业内资深技术团队成立的微电子高科技公司,生产亚微米半导体制版光刻设备等,技术水准在200纳米。
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合肥芯硕半导体有限公司,这家成立比较早,2006,是承担国家两项02专项任务民营高科技公司,主要生产半导体光刻设备。水准200纳米内。
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京先腾科技有限公司,发起人杜成群。杜成群博士先在清华任教,后留学荷兰,在荷兰ASM

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