3年内中国能不能搞出EUV光刻机

更新时间:02-09 教程 由 浅殇 分享

3年内中国能不能搞出EUV光刻机?

很多人关心EUV光刻机,但28nmDUV光刻机能否如期交付,还悬着呢!如果28nm光刻机走不出实验室,将对EUⅤ光刻机的研制造成致命打击。

去年报道:2021年底,上海微电子将交付28nmDUV光刻机,万事俱备,只欠量产。过了半年多,仍不见结果。为什么优先研发DUⅤ?为什么会令网友望眼欲穿?

DUV光刻机的研发是优先选项

优先研发DUⅤ,主要是因为DUⅤ光刻机更有现实意义,这是一场输不起的战争。

1.市场需求

28nmDUⅤ光刻机,可以满足7nm以上的芯片工艺。而7nm以上工艺的芯片,占到芯片总需求的90%以上。目前,5nm芯片主要是5G手机采用。

服务器、无人驾驶、大数据、wⅰfⅰ、汽车家电、电脑等,用14nm 甚至 22nm 工艺的功耗和成本要更合算。

所以,PC巨头英特尔(ⅰntel)已经止步于10nm,依然可以活得很好。台积电7nm及以上工艺,在2020年占营收的80%以上。中芯14nm工艺,只贡献了<4%的营收。

华为需要的5nm以上芯片更多,包括手机基带芯片等。

所以,28nmDUⅤ光刻机对于芯片制造极其重要。

2.行业现状

光刻机已成为我国半导体产业的最大瓶颈。

中芯国际的7nm以上工艺已经成熟,但受限于光刻机,产能提升困难,超负荷运转。

DUV价格不菲,晶瑞从韩国弄了台二手货,花了人民币7000多万元,新机约要花6亿元人民币。ASML向中国市场已经供应700台以上的DUⅤ光刻机,我国付出了巨额成本,但700台DUV显然只是杯水车薪。

由于用到美国技术,还要被卡脖子。2019年,中芯曾为华为代工麒麟710A14nmFⅰnFET芯片。但2020年9月15日后,不得不宣布放弃,成为我国半导体产业的耻辱。因为DUⅤ光刻机和光刻材料也用了美国的技术。

3.产业目标

国务院《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》的报告,明确提出,到2020年要实现芯片自给率40%,而到2025年,要实现芯片自给率70%。

2020年进口芯片总金额,超过3500亿美元,占到全球半导体销售额的79.7%。2020年我国芯片自给率显然不高,IC Insights统计约为5.9%。数据存疑,但自给率低是事实。

实现既定目标的压力很大。而28nmDUⅤ光刻机的如期交付,对于芯片自给率2025年70%的目标具有关键作用。

光刻机的制造比研发更困难

我国光刻机不是第一次研发成功了。2018年10月,中科院研发的22nm光刻机通过验收。此后,一直没有下文。

2020年6月,上海微电子(SMEE)的28nm光刻机同样研发成功。并被曝出2021年第四季度,将交付28nm光刻机。实际上,能不能如期交付,现在仍然是未知数。

中科院22nm光刻机不能生产,上微28nm光刻机需要等待,原因是一致的。

研发成功不等于能量产,也不等于可以商用。中科院22nm光刻机,采用表面等离子光刻技术,不适合芯片制造,所以一直躺在实验室里,无法生产。比如马自达的转子发动机的缺陷至今难以解决,如今的世界还是往复式发动机的天下。

光刻机的研制,需要经历论证一一研发一一小量试产一一大量生产一一商用等阶段。研发成功,只是万里长征走完了第一步。

研发是否实用,生产是否成功,都需要组织者有丰富的行业经验和强大的领导力。

光刻机搞了这么久,还没见到真神,网友已经有了焦虑情绪。网友呼吁华为副帅徐直军,出任上海微电子掌门人,也不无道理。但到SMEE挖人,将影响光刻机的研发,对华为没有好处。

上海微电子28nm的DUV光刻机

承担光刻机研发重任的单位是:上海微电子与中国电科在突破DUV光刻机,长春光机所是EUV光刻机。目前来看,上海微电子的28nmDUⅤ光刻机率先成功的可能性最大。

1.光刻机研制经验积淀深厚

成立于2002年,6年前就已承担了国家科技重大专项研究(十一五的重点项目01项,十三五的重点项目02,专攻光刻机研制)。截止 2020 年 5 月,持有的专利和专利申请数量超过 3632 件。2018年3月,90nm光刻机项目通过正式验收,已经占领了国内市场。2020年6月,28nm光刻机研发成功。

从上面可以看出,28nm光刻机属于高端光刻机,其采用的浸入式光刻技术,ArF光源均是国际主流技术,SMEE均已掌握。适用于7~28nm的芯片制造,应用范围极其广泛。

该光刻机如量产成功,以我们的制造业实力,再建10个中芯国际也不是做不到。

2.半导体产业链已经成熟

28nm的光刻机远不止28nm这么简单。对于中国的半导体产业是重大利好。研发成功,就已经证明了我国已经具备了28nm光刻机匹配的半导体产业链。

前道光刻机的十几个子系统,几十项关核心技术,包括镜头组、光学模组、传送带等基本技术,都已经研发成功,为EUⅤ光刻机的最终成功奠定了坚实的基础。

如果28nmDUⅤ失败,则证明光刻机研发的基本技术不可靠,如软件、控制系统、物镜、传输系统等。那么,EUⅤ的研制必将延宕,甚至遥遥无期。EUV13.5nm的光源难有用武之地。

3.EUⅤ关键技术的突破有待验证

EUV 光刻机技术要求太高,可以说逼近物理学、材料学和精密制造的极限。网传华为造EUⅤ光刻机,并不靠谱,能帮上忙就不错了。EUV光刻机的研制,不可能有一夜成功的神话。

EUⅤ光刻机的上游企业,已经实现了从原材料到关键部件的一系列重大技术突破:

特别是双工作台、物镜、光源是三大核心子系统的研发成功,具有重大意义。

我国企业赛微电子,为ASML提供透镜系统MEMS部件;华特气体也是ASML的供应商。均是EUⅤ开发的有利条件。

极紫外光刻机的研发难度很大。但关键技术上的突破,增强了我们的信心。

对EUⅤ的研制难度,要有充分的思想准备。

有人说,我国光刻机与ASMl有20年的差距。这种说法并不准确。学生时代,面对同一道数学题,高手10分钟搞定,有的人十年也憋不出来。我们的90nm光刻机已经商用3年了,与EUⅤ的差距是两代。追赶两代的差距,可能需要20年,也可能不用3年,就看研发进度了。好比芯片制程,从28nm到7nm,台积电用了10年,梁孟松在中芯国际3年就完成了。

经过四次曝光,28nm光刻机可以制造7nm芯片。梁孟松主导研发的n+1工艺已经做到了。28nm光刻机仍是主流设备,可以满足90%的终端设备芯片的制造。

(上图为汽车芯片,28nm工艺)

ASML成立于1984年,2004年制造出首台浸润式光刻机,2015年量产EUV光刻机。

当前,我们有理由确信一年之内,28nm的DUⅤ光刻机将交付商用。这是中国之幸!是中国高端光刻机研发的开端。

EUV光刻机的成功不是时间问题,而是技术问题。假如光刻机领域的梁孟松加盟,假如上海微电子的领导能力不逊于徐直军,成功就在明年。

让我们一起祝福中国芯,祝福国产光刻机。

中国芯,加油!

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