科益虹源上市了吗(华为是否研究光刻设备)
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2023-11-26
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1. 科益虹源上市了吗,华为是否研究光刻设备?
是的,华为作为全球领先的信息通信技术解决方案提供商,积极投资研发,涵盖了各种领域的技术和设备,光刻设备也是其中之一。光刻设备是半导体制造过程中至关重要的设备,用于将芯片设计图案投影到硅片上,是芯片制造过程中的关键工艺之一。
华为在半导体技术领域有较强的自主研发能力,并在中国境内建立了多个研发中心和实验室,专注于半导体材料、工艺、设备等方面的研究与开发工作。其中涉及到光刻设备相关技术的研究也是一部分。
需要注意的是,华为一直致力于推动自主创新和自主研发,将新一代信息技术与传统制造技术相结合,提升芯片制造工艺和设备的水平,以满足自身的需求,并提供给全球的客户和合作伙伴。
2. 上海微电子能在2025年前攻克7nm光刻机吗?
我们国人还有问能不能在2025年前攻克 5 纳米光刻机的呢,是不是与中国芯片自给率到2025年达到70%的要求有关?肯定与心里格外焦急有关,更有关,急不可待似的!是啊,国内能设计出7纳米、5纳米芯片,却被断了相应的代工;国内能制造出7纳米芯片,却被断了必需的7纳米光刻机,怎能不格外焦急呢!国内没有攻克高端光刻机,无疑是国产高端芯片“绝版”的核心原因;如果能在2025年前攻克,其它高端国产工艺设备就一定能全都提前地攻克了,目前都是中端的。
我们难以确定地回答我们国内能在将来的哪一年攻克7纳米光刻机。因为,有关上海微电子的信息不多,尤其内容具体的信息不多、笼统的多,来源确定的不多、“猜测”的多,有人说是由于保密,应该不是吧?有关其配套的国内制造厂家和研发机构的信息也不算多,另外还有 1 个共同点,就是新的信息不多、“旧的”多,加一起,就是有关国产光刻机发展现状的信息不多,确定、新颖的也不多,相比之下,有关上世纪发展状况的信息够多、够细、够实。
即使是上海微电子,也难以确定地回答具体能在将来的哪一年攻克7纳米光刻机!这很客观。即便是我们国家,也不过是曾用“规划”的方式提出了在2030年实现高端光刻机国产化的目标。攻克光刻机是个“技术事”,技术方面的事本来就是不确定的,由太多不确定的因素造成,何况光刻机技术那么复杂,更何况,只有高端的光刻机才称得上是真正意义上的“人类工业皇冠上的明珠”之一! 另一个称得上的是一流的航空发动机,按被赋予的称呼,摘取的技术难度都是最大的,唯二!至今分别只被荷兰和美国摘取了,荷兰是与多个国共同攻克高端光刻机的,美国可以说是单独攻克一流航空发动机的,这让人看上去,像是到如今人类工业皇冠上仅仅有 2 颗明珠似的。那拿下中端和低端光刻机的国家呢?不止 1 个,我国已经是拿下低端的之一,即将是拿下中端的之一。其实,人类工业皇冠上的明珠不是有 2 颗,而是有 2 种, 1 种当中不止有 1 颗,我们中国在将来一定能在 2 种当中分别摘下来 1 颗!
即便是我们,也可以确定地说按传统技术路线走,在2025年前不能攻克7纳米光刻机。上海微电子按照传统技术路线,即将攻克28纳米光刻机,跨越式的,应该是在攻克90纳米光刻机的2016年前就已经“起跳”了,通过预先研究获得了技术积累和储备,如果真的在2022年越过28纳米,让中端国产光刻机落地,够快,关键是让我们国内在2022年就具有了中端光刻机的技术基础和制造能力,然而,技术基础和能力虽然不过才这么高,却是至少历经 6 年以上时间才达到的,而从2022年里到2025年前是多少年?所以,国内业内和业外公开的主流看法一直都是不能在短期内就攻克7纳米光刻机。中科院也是这么看的,公开说在极紫外光刻机方面还有很长的路要走,已部署新技术路线光刻机的研制,说法和部署一定都是在论证之后提出、做出的,而选择新技术路线一定是认为只有这样才能更快地攻克,会不会之前也有了一定的“新路线”技术积累和储备?特别是,能不能在2025年前攻克呢?中科院是在2020年9月16日公开宣布进入光刻机战场的,一进场就直奔高端光刻机而去。
我们还可以确定地说,上海微电子在2025年前能为攻克7纳米光刻机奠定一定的技术基础、提供一定的制造能力。在攻克28纳米光刻机的2022年前,应该已经有了基于自己和包括中科院在内的其他国内研发机构按传统技术路线研发而取得的高端技术积累和储备,在2025年前肯定还能积累、储备一些,但是,肯定还奠定不起来、提供不上来高端光刻机所必需的整个技术基础和全部制造能力,并且,应该只能是整机集成方面的积累和储备吧,按到目前为止的信息,上海微电子一直以来,在光刻机产品上只是贡献了整机集成这个方面的关键技术和关键能力,没听说像ASML那样曾经另外攻克了关键部件之一——双工作台。
国内配套的部件制造厂家和研发机构呢?到目前为止的信息表明,相对于上海微电子的整机集成技术积累和储备,在包括但不局限于“三大核心部件”的高端部件技术方面的积累和储备不是“一定的”,而是厚实的、全面的,并且还高于、早于上海微电子的,特别是还形成了一定的关键部件制造能力,在2025年前一定能更为厚实、全面一些,制造能力一定能再提升一些,也就是,到2025年前,应该不止是有更多的高端部件技术积累和储备,而是为攻克高端光刻机奠定了“更高的”高端部件技术基础和制造能力。我刚刚还在今日头条看到了昨天晚上发出的一条新信息,某知名科技领域创作者说最近我国在光源和光学镜头方面都取得了突破,双工作台技术也在去年打破了ASML的垄断,因此认为“已经越来越接近EUV光刻机的核心了”。而我,在这里之所以说高端部件技术基础和制造能力到2025年前能是“更高的”却没说能是“足够的”,是因为根据到目前为止的信息,高端部件技术还没有多少已经转化为高端部件产品,转化中、待转化和概念性的高端部件技术加一起仍然占多数,而这一切在量和质上,到2025年前难能有突飞猛进式的变化,技术向来就不能在短时间内取得新进展、获得新突破。
按“多个国”分别历经10年、15年攻克7纳米光刻机的原型机和量产机这 2 个既有的历史事实,也可以确定地说上海微电子和配套的制造厂家与研发机构不能在2025年前攻克,连7纳米的原型机都不可能。将来一定能!甚至,能同跨越式地攻克28纳米量产光刻机一样,跨过14纳米及其以下,越过7纳米,但怎么也得 8 年、10年,最晚能在2032年前吧,这就称得上奇迹了,毕竟是“一国造”!我们中国人也确实是创造过不少奇迹,在光刻机领域就是,我们国内在1952年就起步相关技术的研发了,通过自加压力、自主研发,在1985年前,攻克了较多先进技术,攻克了较多先进产品,先进程度曾经仅仅低于美国这一个国。
3. arf光刻机与EUV光刻机有什么区别?
首先来说,Arf只是DUV(深紫外)光刻机用的光源而已。而DUV光刻机与EUV光刻机的区别主要有三点:第一,最小理论分辨率不同;第二,物镜组不同;第三,光源不同。基本上,EUV光刻机比DUV高了一代,也就是F22战斗机与F15战斗机之间的差距。
分辨率不同DUV光刻机的最小分辨率也就是7纳米了,目前也只有台积电用DUV光刻机在2018年量产了7纳米制程工艺的芯片。由于Arf光源得波长高达193纳米,正常情况下是达不到7纳米制程工艺,但是在物镜和基片之中注入浸入液体(第一代为纯水,其折射率是1.44,第二代浸入液的折射率为1.64,至于第三代浸入液的折射率应在1.8左右),形成浸入式系统,相当于缩短了光源的波长。另外,再加上多层套膜技术,就使得DUV光刻机的分辨率到了7纳米,如果使用DUV光刻机继续制造5纳米,3纳米的芯片,除了代价极大之外,技术难度也极高,可以认为,DUV光刻机的极限分辨率就是7纳米了。
EUV光刻机最基本的分辨率就是7纳米,理论上可以实现1纳米的制程工艺。由于EUV光刻机的光源波长仅为13.5纳米,这就对提高其分辨率有先天的优势。
物镜组不同DUV光刻机用的是透镜组,EUV光刻机用的是反射镜组。众所周知光刻机的分辨率几乎与光源的波长成正比,与物镜的NA成反比。提高分辨率的两种途径就是缩短光源的波长,增大物镜组的NA值。但是提高反光镜的NA值难度太大了,而增大透镜的NA值,相对比较容易。ASML的EUV光刻机所用的反光镜NA是0.33,下一代的为0.5。而DUV光刻机的透镜NA为1.3,1.35。所以说,EUV中用到的反光镜制造难,要比DUV中透镜的难度大。毕竟一个是反光,一个是透光。
光源不同DUV光刻机用的是准分子Arf光源,EUV光刻机用的是EUV光源。Arf光源的波长为193纳米,目前能够制造出Arf光源的也只有米国Cymer,日本Gigaphoton,我国科益虹源这三家了。当进展到EUV光源时,就只剩Cymer和日本的一家公司。
ASML现在用的EUV光源是“高能脉冲激光打击到锡液滴靶上,形成等离子体,然后等离子体的发光被聚光镜收集起来作为光刻的光源”在这个过程中要控制锡液滴的流速,让高能脉冲激光每发射一次,就能够打击到锡液滴靶上,形成等离子体,这是一个难题。基本上涉及到微流控技术,大功率泵浦设备的制造。
所以说,DUV光刻机与EUV光刻机之间存在较大的差别,这些差别不仅仅体现在在价格上,更体现在技术含量,制造工艺上。
4. 中芯国际花77亿买光刻机到底值不值?
中芯由于被美国限制,这77亿人民币买的是DUV深紫外光源光刻机,其在牺牲一定效率和产品良率的基础上,最高能做7nm芯片。DUV光刻机大约5.8亿人民币一台,77亿人民币大约可以买13台DUV光刻机。这13台DUV光刻机折合产能大约是3.7万片12寸晶圆/月,以中芯2020年产能约18.5万12寸晶圆/月来说,这13台DUV能增加20%的产能了,不算少,但面对芯片产业目前的困境,这个增量还是不够的,为直观一点,我们拿台积电比较一下:
以产值对比:2020年台积电产值约2924亿人民币,中芯产值约251亿人民币,按产值计算中芯大约是台积电规模的11.6倍
以产能对比:2020年台积电产能为113.2万12寸晶圆/月。中芯产能约18.5万12寸晶圆/月。台积电产能是中芯的6.11倍。
我们有台积电的产能做个简单推算,看看台积电的设备总值有多少:按每台DUV光刻机月处理2850片12寸晶圆计算(113.2/0.285=397),可换算出台积电相当于有397台DUV光刻机,按当前DUV价格计算这批光刻机价值5.8*397=2302.6亿人民币。而光刻机占晶圆制造设备的比例大约23%(2302.6/0.23=10011.3),台积电多年累积下来的设备大约值10011.3亿元人民币。也就是说我们要弄一个台积电产能,要投资1万亿人民币,这还不是全部。
我们看到的是冒出水面,净利润超过40%的台积电,在水面之下是有力支撑其形成巨大优势的庞大在地供应链,它们互相支撑,良性循环,很多配套厂有特殊设备材料特供台积电,也有很多质高价廉的设备材料商替代了西方产品,帮助台积电大幅度压缩成本,建立竞争优势。相比之下,国内芯片制造厂的国产配套企业由于市占非常低,规模和实力都不大,双方的互相支撑力度不够。同时芯片设备材料涉及的精密仪器繁多而复杂,而国内的精密仪器设备制造积累不够,发展比较吃力,这是个难题。这样看起来要撑起像台积电这样的摊子,需要非常大的投资及和一定的时间积累,难度不小,但以目前的情况,芯片产业是美国手中的一个开关,再难我们还是咬牙投入下去,做一定的国产化。
芯片国产化目前做得怎么样。在此引用宁南山的数据,2020年中国市场消耗芯片1434亿美元,其中60%芯片(860亿美元)组装成品后出口,40%(574亿美元)内销。本土芯片公司产值227亿美元。国产的市场空间不小。
ASML的光刻机不是买到了就高枕无忧。芯片厂是24小时生产,人停机不停,这种高强度使用下DUV光刻机的重要配件,深紫外光源会不会衰减从而需要定期更换,如果要更换,美国CYMER深紫外光源3000万人民币一个。24小时高强度使用下,物镜系统的透镜镀膜会不会损伤或剥落,从而需要定期更换,这个是德国蔡司的产品,也不便宜。还有其他损耗件存在,这些都不是操之在我,保险起见,必须要发展国产光刻机。
国产光刻机现状:对应ASML的DUV光刻机的,是02专项中的193nm浸没式光刻机,由上海微电子负责组装。02专项实施时间是2016年---2020年。项目具体要求是:1)攻克14m刻蚀设备、薄膜设备、掺杂设备等高端制适装备及零部件;2)突破193nm浸没式光刻机及核心部件 3)研发14m逻辑与存储芯片成套工艺及相应系统封测技术;总体要求形成14nm-28nm-装备、材料、工艺、封测等较完整的产业链。目前看来,除了193nm浸没式光刻机超时并还在收尾,其他都基本完成了。
02专项的193nm浸没式光刻机,研发难点在光源和物镜。以此对应的配套项目是负责物镜的北京国望光学和负责光源的科益虹源。这其中又以物镜最难,它不是制式产品,依赖经验打磨调试。而这正是德国日本的特长,目前最好的光刻机和单反相机用的都是德国日本镜片,打磨调试复试镜片需要多年技术经验积累,中国要短时间赶上,需要做很大的努力。这次02专项193nm光源DUV光刻机物镜拖在最后。
EUV国产光刻机难点。做7nm以下芯片,需要用到EUV光刻机,国产EUV光刻机的难点估计还是物镜最难:EUV所用的极紫外光能被空气、玻璃吸收,只能用反射镜代替透镜,并将工作环境抽成真空。而普通反射镜镜面反射率不够,必须采用硅钼镀膜的复式镜面设计(布拉格反射器)将多层反射集中成单一反射,整个物镜系统需要整合调试十几面反射镜,同时镜面精度要达到皮米级(万亿分之一米)以上。每次光反射会损失3成能量,这样在经过十几面反射镜后只有不到2%的光线能到达晶圆。
要降低难度有几个办法:
一个是想办法提高光的反射率。1)设计更精妙的反射系统减少所需反射镜数量以此减少反射能量损失。 2)反射镜的精度在皮米级(万亿分之一米)基础上继续提高,这需要更高的磨镜片手艺,难度太大。
另一个是从光源入手,如果物镜系统难以突破,可以加强光源来减轻物镜系统的涉及难度和镜片的加工精度要求:1)提高光源功率 2)更换更好的光源,比如清华大学唐传祥团队研究的SSMB光源就有替代EUV光刻机的极紫外光源的潜力。
以上总总可以看出芯片产业发展的不易,以此来看中芯这13台DUV还是远远不够的。最后祝福中国的芯片制造业,愿其发展顺遂。
5. 我国光刻机及芯片目前处于什么水平?
最近相关信息真是看了不少,就给大家汇报一下。光刻机是生产芯片的工具,咱们就分别来说一说。
先说大家关心但却不太熟悉的光刻机吧。实际上芯片生产工序众多,大家在新闻上常常看到的DUV/EUV光刻机是指前道制造光刻机,也是所有工序中难度最高的一环。目前国产光刻机的龙头,也是唯一的希望,就是“上海微电子”了,基本的几个事实如下:
(1)上海微电子现阶段能够做到的完全国造光刻机是KrF光源的110纳米光刻机,但光源系统是不是真的使用了北京科益虹源的KrF光源尚不清楚,但北京科益虹源对外公布是40W 4kHz KrF光源已经产业转化成功。也就是说,即便现在光源用的是日本货,一旦有需要,也是能够立即进行国产化替代。
(2)上海微电子现阶段能够做出产品的最先进光刻机是ArF光源的90纳米光刻机,但光源使用的是日本Gigaphoton公司的ArF光源。北京科益虹源目前还未彻底完成193纳米ArF光源的商品化,因此光源的国产化替代可能还需要一段不太长的时间才能完成。目前另外的一个问题是,90纳米光刻机的稳定性还需要提高,至少当前生产芯片的良品率比不上外国同级别光刻机。
(3)上海微电子在2021年底将生产出使用浸入式ArF光源的28纳米光刻机样机。与前面90纳米光刻机一样,这个浸入式ArF光源也是日本货。目前,这个浸入式ArF光源也是由北京科益虹源负责突破,光源样机已经研究出来,但工程化还需要时间。
特别说一下,这个浸入式ArF光源的28纳米光刻机实际上已经是攀登到了DUV光刻机的顶峰,理论上来讲,是可以通过特殊工序来生产28纳米至7纳米芯片的。国内有信心通过一段时间的努力,将这台工程样机进行商品化量产。但由于样机是在2021年底才准备通过验收,所以量产就没有时间表了。
最后顺便说一下13.5纳米光源的EUV光刻机,目前国内正在子系统突破阶段,但没有任何时间表来确定会在什么时候突破,或许三五年就突破了,但在某个关键子系统上卡壳许多年也不意外。
再来说说大家更熟悉一些的芯片吧。目前中国内地最先进的芯片生产企业,当之无愧地是中芯国际一枝独秀。中芯目前可以稳定量产的最先进工艺是14纳米制程,但由于必须要用ASML的NXT 1980i DUV光刻机生产,而这种高级光刻机中芯手上也没几台,所以即便量产也没办法扩产,并且由于必须还要挪出用于研发N+1工艺的NXT 1980i DUV光刻机,就更加限制了中芯高端芯片的产量。实际上自28纳米芯片开始,就都需要抢这个NXT 1980i光刻机来生产了,所以看中芯的财报就发现“14纳米/28纳米”是放到一起统计的,因为它们是用相同的光刻机来生产,所以产量都会被光刻机数量限制住。
中芯国际目前最先进的工艺就是这个N+1工艺了,目前已经进入到了风险量产阶段,是一种用最高级的DUV光刻机通过多重曝光方式来生产7纳米的工艺。但中芯明确对外公布,N+1工艺不是7纳米工艺,仅仅是性能上可以“堪比”7纳米的一种工艺,业内认为其性能接近于台积电的7纳米(N7)工艺,但应该略有不足,是一种低功耗解决方案,只能用于特殊芯片设计上面。比如现在中芯风险量产的这一N+1工艺芯片就是为“挖矿”专门设计的特殊专用芯片。
可以这么说,中芯现在的技术水平已经达到了14纳米芯片可以量产的水平,但由于DUV光刻机现在也被限制进口,所以无法扩大产能。据说中芯现在除了无法解决光刻机问题外,其他问题都可以解决,但现在就是卡在了光刻机上。
在内存领域内,国产水平最高的是长江存储,但也是卡在了光刻机上无法解决。
最后总结一下,就是光刻机基本上限制住了国内生产尖端芯片的能力,如果光刻机可以突破,至少14纳米/16纳米芯片生产就不是问题了。如果给予足够的时间,7纳米节点也是肯定可以突破的技术节点。但5纳米节点就必须用到EUV光刻机了,这个就没有任何突破的时间表,当然也就连累到芯片没有时间表了。
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1. 科益虹源上市了吗,华为是否研究光刻设备?
是的,华为作为全球领先的信息通信技术解决方案提供商,积极投资研发,涵盖了各种领域的技术和设备,光刻设备也是其中之一。光刻设备是半导体制造过程中至关重要的设备,用于将芯片设计图案投影到硅片上,是芯片制造过程中的关键工艺之一。
华为在半导体技术领域有较强的自主研发能力,并在中国境内建立了多个研发中心和实验室,专注于半导体材料、工艺、设备等方面的研究与开发工作。其中涉及到光刻设备相关技术的研究也是一部分。
需要注意的是,华为一直致力于推动自主创新和自主研发,将新一代信息技术与传统制造技术相结合,提升芯片制造工艺和设备的水平,以满足自身的需求,并提供给全球的客户和合作伙伴。
2. 上海微电子能在2025年前攻克7nm光刻机吗?
我们国人还有问能不能在2025年前攻克 5 纳米光刻机的呢,是不是与中国芯片自给率到2025年达到70%的要求有关?肯定与心里格外焦急有关,更有关,急不可待似的!是啊,国内能设计出7纳米、5纳米芯片,却被断了相应的代工;国内能制造出7纳米芯片,却被断了必需的7纳米光刻机,怎能不格外焦急呢!国内没有攻克高端光刻机,无疑是国产高端芯片“绝版”的核心原因;如果能在2025年前攻克,其它高端国产工艺设备就一定能全都提前地攻克了,目前都是中端的。
我们难以确定地回答我们国内能在将来的哪一年攻克7纳米光刻机。因为,有关上海微电子的信息不多,尤其内容具体的信息不多、笼统的多,来源确定的不多、“猜测”的多,有人说是由于保密,应该不是吧?有关其配套的国内制造厂家和研发机构的信息也不算多,另外还有 1 个共同点,就是新的信息不多、“旧的”多,加一起,就是有关国产光刻机发展现状的信息不多,确定、新颖的也不多,相比之下,有关上世纪发展状况的信息够多、够细、够实。
即使是上海微电子,也难以确定地回答具体能在将来的哪一年攻克7纳米光刻机!这很客观。即便是我们国家,也不过是曾用“规划”的方式提出了在2030年实现高端光刻机国产化的目标。攻克光刻机是个“技术事”,技术方面的事本来就是不确定的,由太多不确定的因素造成,何况光刻机技术那么复杂,更何况,只有高端的光刻机才称得上是真正意义上的“人类工业皇冠上的明珠”之一! 另一个称得上的是一流的航空发动机,按被赋予的称呼,摘取的技术难度都是最大的,唯二!至今分别只被荷兰和美国摘取了,荷兰是与多个国共同攻克高端光刻机的,美国可以说是单独攻克一流航空发动机的,这让人看上去,像是到如今人类工业皇冠上仅仅有 2 颗明珠似的。那拿下中端和低端光刻机的国家呢?不止 1 个,我国已经是拿下低端的之一,即将是拿下中端的之一。其实,人类工业皇冠上的明珠不是有 2 颗,而是有 2 种, 1 种当中不止有 1 颗,我们中国在将来一定能在 2 种当中分别摘下来 1 颗!
即便是我们,也可以确定地说按传统技术路线走,在2025年前不能攻克7纳米光刻机。上海微电子按照传统技术路线,即将攻克28纳米光刻机,跨越式的,应该是在攻克90纳米光刻机的2016年前就已经“起跳”了,通过预先研究获得了技术积累和储备,如果真的在2022年越过28纳米,让中端国产光刻机落地,够快,关键是让我们国内在2022年就具有了中端光刻机的技术基础和制造能力,然而,技术基础和能力虽然不过才这么高,却是至少历经 6 年以上时间才达到的,而从2022年里到2025年前是多少年?所以,国内业内和业外公开的主流看法一直都是不能在短期内就攻克7纳米光刻机。中科院也是这么看的,公开说在极紫外光刻机方面还有很长的路要走,已部署新技术路线光刻机的研制,说法和部署一定都是在论证之后提出、做出的,而选择新技术路线一定是认为只有这样才能更快地攻克,会不会之前也有了一定的“新路线”技术积累和储备?特别是,能不能在2025年前攻克呢?中科院是在2020年9月16日公开宣布进入光刻机战场的,一进场就直奔高端光刻机而去。
我们还可以确定地说,上海微电子在2025年前能为攻克7纳米光刻机奠定一定的技术基础、提供一定的制造能力。在攻克28纳米光刻机的2022年前,应该已经有了基于自己和包括中科院在内的其他国内研发机构按传统技术路线研发而取得的高端技术积累和储备,在2025年前肯定还能积累、储备一些,但是,肯定还奠定不起来、提供不上来高端光刻机所必需的整个技术基础和全部制造能力,并且,应该只能是整机集成方面的积累和储备吧,按到目前为止的信息,上海微电子一直以来,在光刻机产品上只是贡献了整机集成这个方面的关键技术和关键能力,没听说像ASML那样曾经另外攻克了关键部件之一——双工作台。
国内配套的部件制造厂家和研发机构呢?到目前为止的信息表明,相对于上海微电子的整机集成技术积累和储备,在包括但不局限于“三大核心部件”的高端部件技术方面的积累和储备不是“一定的”,而是厚实的、全面的,并且还高于、早于上海微电子的,特别是还形成了一定的关键部件制造能力,在2025年前一定能更为厚实、全面一些,制造能力一定能再提升一些,也就是,到2025年前,应该不止是有更多的高端部件技术积累和储备,而是为攻克高端光刻机奠定了“更高的”高端部件技术基础和制造能力。我刚刚还在今日头条看到了昨天晚上发出的一条新信息,某知名科技领域创作者说最近我国在光源和光学镜头方面都取得了突破,双工作台技术也在去年打破了ASML的垄断,因此认为“已经越来越接近EUV光刻机的核心了”。而我,在这里之所以说高端部件技术基础和制造能力到2025年前能是“更高的”却没说能是“足够的”,是因为根据到目前为止的信息,高端部件技术还没有多少已经转化为高端部件产品,转化中、待转化和概念性的高端部件技术加一起仍然占多数,而这一切在量和质上,到2025年前难能有突飞猛进式的变化,技术向来就不能在短时间内取得新进展、获得新突破。
按“多个国”分别历经10年、15年攻克7纳米光刻机的原型机和量产机这 2 个既有的历史事实,也可以确定地说上海微电子和配套的制造厂家与研发机构不能在2025年前攻克,连7纳米的原型机都不可能。将来一定能!甚至,能同跨越式地攻克28纳米量产光刻机一样,跨过14纳米及其以下,越过7纳米,但怎么也得 8 年、10年,最晚能在2032年前吧,这就称得上奇迹了,毕竟是“一国造”!我们中国人也确实是创造过不少奇迹,在光刻机领域就是,我们国内在1952年就起步相关技术的研发了,通过自加压力、自主研发,在1985年前,攻克了较多先进技术,攻克了较多先进产品,先进程度曾经仅仅低于美国这一个国。
3. arf光刻机与EUV光刻机有什么区别?
首先来说,Arf只是DUV(深紫外)光刻机用的光源而已。而DUV光刻机与EUV光刻机的区别主要有三点:第一,最小理论分辨率不同;第二,物镜组不同;第三,光源不同。基本上,EUV光刻机比DUV高了一代,也就是F22战斗机与F15战斗机之间的差距。
分辨率不同DUV光刻机的最小分辨率也就是7纳米了,目前也只有台积电用DUV光刻机在2018年量产了7纳米制程工艺的芯片。由于Arf光源得波长高达193纳米,正常情况下是达不到7纳米制程工艺,但是在物镜和基片之中注入浸入液体(第一代为纯水,其折射率是1.44,第二代浸入液的折射率为1.64,至于第三代浸入液的折射率应在1.8左右),形成浸入式系统,相当于缩短了光源的波长。另外,再加上多层套膜技术,就使得DUV光刻机的分辨率到了7纳米,如果使用DUV光刻机继续制造5纳米,3纳米的芯片,除了代价极大之外,技术难度也极高,可以认为,DUV光刻机的极限分辨率就是7纳米了。
EUV光刻机最基本的分辨率就是7纳米,理论上可以实现1纳米的制程工艺。由于EUV光刻机的光源波长仅为13.5纳米,这就对提高其分辨率有先天的优势。
物镜组不同DUV光刻机用的是透镜组,EUV光刻机用的是反射镜组。众所周知光刻机的分辨率几乎与光源的波长成正比,与物镜的NA成反比。提高分辨率的两种途径就是缩短光源的波长,增大物镜组的NA值。但是提高反光镜的NA值难度太大了,而增大透镜的NA值,相对比较容易。ASML的EUV光刻机所用的反光镜NA是0.33,下一代的为0.5。而DUV光刻机的透镜NA为1.3,1.35。所以说,EUV中用到的反光镜制造难,要比DUV中透镜的难度大。毕竟一个是反光,一个是透光。
光源不同DUV光刻机用的是准分子Arf光源,EUV光刻机用的是EUV光源。Arf光源的波长为193纳米,目前能够制造出Arf光源的也只有米国Cymer,日本Gigaphoton,我国科益虹源这三家了。当进展到EUV光源时,就只剩Cymer和日本的一家公司。
ASML现在用的EUV光源是“高能脉冲激光打击到锡液滴靶上,形成等离子体,然后等离子体的发光被聚光镜收集起来作为光刻的光源”在这个过程中要控制锡液滴的流速,让高能脉冲激光每发射一次,就能够打击到锡液滴靶上,形成等离子体,这是一个难题。基本上涉及到微流控技术,大功率泵浦设备的制造。
所以说,DUV光刻机与EUV光刻机之间存在较大的差别,这些差别不仅仅体现在在价格上,更体现在技术含量,制造工艺上。
4. 中芯国际花77亿买光刻机到底值不值?
中芯由于被美国限制,这77亿人民币买的是DUV深紫外光源光刻机,其在牺牲一定效率和产品良率的基础上,最高能做7nm芯片。DUV光刻机大约5.8亿人民币一台,77亿人民币大约可以买13台DUV光刻机。这13台DUV光刻机折合产能大约是3.7万片12寸晶圆/月,以中芯2020年产能约18.5万12寸晶圆/月来说,这13台DUV能增加20%的产能了,不算少,但面对芯片产业目前的困境,这个增量还是不够的,为直观一点,我们拿台积电比较一下:
以产值对比:2020年台积电产值约2924亿人民币,中芯产值约251亿人民币,按产值计算中芯大约是台积电规模的11.6倍
以产能对比:2020年台积电产能为113.2万12寸晶圆/月。中芯产能约18.5万12寸晶圆/月。台积电产能是中芯的6.11倍。
我们有台积电的产能做个简单推算,看看台积电的设备总值有多少:按每台DUV光刻机月处理2850片12寸晶圆计算(113.2/0.285=397),可换算出台积电相当于有397台DUV光刻机,按当前DUV价格计算这批光刻机价值5.8*397=2302.6亿人民币。而光刻机占晶圆制造设备的比例大约23%(2302.6/0.23=10011.3),台积电多年累积下来的设备大约值10011.3亿元人民币。也就是说我们要弄一个台积电产能,要投资1万亿人民币,这还不是全部。
我们看到的是冒出水面,净利润超过40%的台积电,在水面之下是有力支撑其形成巨大优势的庞大在地供应链,它们互相支撑,良性循环,很多配套厂有特殊设备材料特供台积电,也有很多质高价廉的设备材料商替代了西方产品,帮助台积电大幅度压缩成本,建立竞争优势。相比之下,国内芯片制造厂的国产配套企业由于市占非常低,规模和实力都不大,双方的互相支撑力度不够。同时芯片设备材料涉及的精密仪器繁多而复杂,而国内的精密仪器设备制造积累不够,发展比较吃力,这是个难题。这样看起来要撑起像台积电这样的摊子,需要非常大的投资及和一定的时间积累,难度不小,但以目前的情况,芯片产业是美国手中的一个开关,再难我们还是咬牙投入下去,做一定的国产化。
芯片国产化目前做得怎么样。在此引用宁南山的数据,2020年中国市场消耗芯片1434亿美元,其中60%芯片(860亿美元)组装成品后出口,40%(574亿美元)内销。本土芯片公司产值227亿美元。国产的市场空间不小。
ASML的光刻机不是买到了就高枕无忧。芯片厂是24小时生产,人停机不停,这种高强度使用下DUV光刻机的重要配件,深紫外光源会不会衰减从而需要定期更换,如果要更换,美国CYMER深紫外光源3000万人民币一个。24小时高强度使用下,物镜系统的透镜镀膜会不会损伤或剥落,从而需要定期更换,这个是德国蔡司的产品,也不便宜。还有其他损耗件存在,这些都不是操之在我,保险起见,必须要发展国产光刻机。
国产光刻机现状:对应ASML的DUV光刻机的,是02专项中的193nm浸没式光刻机,由上海微电子负责组装。02专项实施时间是2016年---2020年。项目具体要求是:1)攻克14m刻蚀设备、薄膜设备、掺杂设备等高端制适装备及零部件;2)突破193nm浸没式光刻机及核心部件 3)研发14m逻辑与存储芯片成套工艺及相应系统封测技术;总体要求形成14nm-28nm-装备、材料、工艺、封测等较完整的产业链。目前看来,除了193nm浸没式光刻机超时并还在收尾,其他都基本完成了。
02专项的193nm浸没式光刻机,研发难点在光源和物镜。以此对应的配套项目是负责物镜的北京国望光学和负责光源的科益虹源。这其中又以物镜最难,它不是制式产品,依赖经验打磨调试。而这正是德国日本的特长,目前最好的光刻机和单反相机用的都是德国日本镜片,打磨调试复试镜片需要多年技术经验积累,中国要短时间赶上,需要做很大的努力。这次02专项193nm光源DUV光刻机物镜拖在最后。
EUV国产光刻机难点。做7nm以下芯片,需要用到EUV光刻机,国产EUV光刻机的难点估计还是物镜最难:EUV所用的极紫外光能被空气、玻璃吸收,只能用反射镜代替透镜,并将工作环境抽成真空。而普通反射镜镜面反射率不够,必须采用硅钼镀膜的复式镜面设计(布拉格反射器)将多层反射集中成单一反射,整个物镜系统需要整合调试十几面反射镜,同时镜面精度要达到皮米级(万亿分之一米)以上。每次光反射会损失3成能量,这样在经过十几面反射镜后只有不到2%的光线能到达晶圆。
要降低难度有几个办法:
一个是想办法提高光的反射率。1)设计更精妙的反射系统减少所需反射镜数量以此减少反射能量损失。 2)反射镜的精度在皮米级(万亿分之一米)基础上继续提高,这需要更高的磨镜片手艺,难度太大。
另一个是从光源入手,如果物镜系统难以突破,可以加强光源来减轻物镜系统的涉及难度和镜片的加工精度要求:1)提高光源功率 2)更换更好的光源,比如清华大学唐传祥团队研究的SSMB光源就有替代EUV光刻机的极紫外光源的潜力。
以上总总可以看出芯片产业发展的不易,以此来看中芯这13台DUV还是远远不够的。最后祝福中国的芯片制造业,愿其发展顺遂。
5. 我国光刻机及芯片目前处于什么水平?
最近相关信息真是看了不少,就给大家汇报一下。光刻机是生产芯片的工具,咱们就分别来说一说。
先说大家关心但却不太熟悉的光刻机吧。实际上芯片生产工序众多,大家在新闻上常常看到的DUV/EUV光刻机是指前道制造光刻机,也是所有工序中难度最高的一环。目前国产光刻机的龙头,也是唯一的希望,就是“上海微电子”了,基本的几个事实如下:
(1)上海微电子现阶段能够做到的完全国造光刻机是KrF光源的110纳米光刻机,但光源系统是不是真的使用了北京科益虹源的KrF光源尚不清楚,但北京科益虹源对外公布是40W 4kHz KrF光源已经产业转化成功。也就是说,即便现在光源用的是日本货,一旦有需要,也是能够立即进行国产化替代。
(2)上海微电子现阶段能够做出产品的最先进光刻机是ArF光源的90纳米光刻机,但光源使用的是日本Gigaphoton公司的ArF光源。北京科益虹源目前还未彻底完成193纳米ArF光源的商品化,因此光源的国产化替代可能还需要一段不太长的时间才能完成。目前另外的一个问题是,90纳米光刻机的稳定性还需要提高,至少当前生产芯片的良品率比不上外国同级别光刻机。
(3)上海微电子在2021年底将生产出使用浸入式ArF光源的28纳米光刻机样机。与前面90纳米光刻机一样,这个浸入式ArF光源也是日本货。目前,这个浸入式ArF光源也是由北京科益虹源负责突破,光源样机已经研究出来,但工程化还需要时间。
特别说一下,这个浸入式ArF光源的28纳米光刻机实际上已经是攀登到了DUV光刻机的顶峰,理论上来讲,是可以通过特殊工序来生产28纳米至7纳米芯片的。国内有信心通过一段时间的努力,将这台工程样机进行商品化量产。但由于样机是在2021年底才准备通过验收,所以量产就没有时间表了。
最后顺便说一下13.5纳米光源的EUV光刻机,目前国内正在子系统突破阶段,但没有任何时间表来确定会在什么时候突破,或许三五年就突破了,但在某个关键子系统上卡壳许多年也不意外。
再来说说大家更熟悉一些的芯片吧。目前中国内地最先进的芯片生产企业,当之无愧地是中芯国际一枝独秀。中芯目前可以稳定量产的最先进工艺是14纳米制程,但由于必须要用ASML的NXT 1980i DUV光刻机生产,而这种高级光刻机中芯手上也没几台,所以即便量产也没办法扩产,并且由于必须还要挪出用于研发N+1工艺的NXT 1980i DUV光刻机,就更加限制了中芯高端芯片的产量。实际上自28纳米芯片开始,就都需要抢这个NXT 1980i光刻机来生产了,所以看中芯的财报就发现“14纳米/28纳米”是放到一起统计的,因为它们是用相同的光刻机来生产,所以产量都会被光刻机数量限制住。
中芯国际目前最先进的工艺就是这个N+1工艺了,目前已经进入到了风险量产阶段,是一种用最高级的DUV光刻机通过多重曝光方式来生产7纳米的工艺。但中芯明确对外公布,N+1工艺不是7纳米工艺,仅仅是性能上可以“堪比”7纳米的一种工艺,业内认为其性能接近于台积电的7纳米(N7)工艺,但应该略有不足,是一种低功耗解决方案,只能用于特殊芯片设计上面。比如现在中芯风险量产的这一N+1工艺芯片就是为“挖矿”专门设计的特殊专用芯片。
可以这么说,中芯现在的技术水平已经达到了14纳米芯片可以量产的水平,但由于DUV光刻机现在也被限制进口,所以无法扩大产能。据说中芯现在除了无法解决光刻机问题外,其他问题都可以解决,但现在就是卡在了光刻机上。
在内存领域内,国产水平最高的是长江存储,但也是卡在了光刻机上无法解决。
最后总结一下,就是光刻机基本上限制住了国内生产尖端芯片的能力,如果光刻机可以突破,至少14纳米/16纳米芯片生产就不是问题了。如果给予足够的时间,7纳米节点也是肯定可以突破的技术节点。但5纳米节点就必须用到EUV光刻机了,这个就没有任何突破的时间表,当然也就连累到芯片没有时间表了。本站涵盖的内容、图片、视频等数据系网络收集,部分未能与原作者取得联系。若涉及版权问题,请联系我们删除!联系邮箱:ynstorm@foxmail.com 谢谢支持!