晶片製造要經歷數百道工序,其中光刻是最重要的步驟之一。光刻佔整個晶片製造成本的30%,佔比最高;而且,光刻直接定義電晶體尺寸,決定晶片精度。中國光刻機落後但是光刻步驟所需的
2021-06-05 18:24:17
晶片製造要經歷數百道工序,其中光刻是最重要的步驟之一。光刻佔整個晶片製造成本的30%,佔比最高;而且,光刻直接定義電晶體尺寸,決定晶片精度。
中國光刻機落後
但是光刻步驟所需的光刻機,卻是我國的一大痛點。
資料顯示,在全球光刻機市場中荷蘭ASML獨佔74%的份額,尼康、佳能等則瓜分餘下的份額。
目前,ASML光刻機早已用來量產5nm晶片。
根據最新訊息,ASML孔徑數值為0.55的EXE:5000光刻機的曝光系統已經設計完成,於2022年可正式發貨。EXE:5000光刻機可用於量產2nm製程晶片,甚至是1nm及以下。
反觀我國,光刻機進展十分緩慢。目前,我國正卡在90nm光刻技術上,遲遲沒有更先進光刻機量產的訊息。
光刻機已經成為制約國產晶片高階化、自主化的一大短板。
2位專家態度截然不同
針對中國光刻機短板,許多專家對此發表了自己的觀點。不過,近來兩位專家給出了2種不同的結果,引起了不少人疑惑。
在5月25日的2021數博會上,中國工程院院士吳漢明表示,光刻機是一個全球化的結晶,如果讓一個國家或地區做一個光刻機是不現實的。
而在日前舉行的2021年中國企業未來發展論壇上,北京大學國發院名譽院長林毅夫稱,ASML的CEO擔心,若進行光刻機出口中國,中國可能在3年內掌握這一技術,而且中國光刻機的價格會更低,將同ASML搶飯碗。
短短几天裡,兩位中國專家卻表現出截然不同的態度,這究竟是為何?
其實,二人討論的光刻機種類不同。
DUV光刻機與EUV光刻機
ASML CEO所擔憂的是,中國在DUV光刻機上的突破;而吳漢明院士針對的是EUV光刻機。
DUV光刻機同EUV光刻機最明顯的差別在於波長。DUV光刻機波長最短為193nm(等效134nm),而EUV光刻機的波長僅為13.5nm。
EUV光刻機的精度更高,能實現的解析度也更高。因此,想要量產10nm及以下製程晶片,必須要用EUV光刻機。
但是,EUV光刻機的研製難度也是翻倍提升。光刻機被稱為「現代工業皇冠上的明珠」,其中EUV光刻機更是全球頂尖技術的集結。
EUV光刻機有多難?
在《光刻機之戰》一文中,便對EUV光刻機的難度進行了生動的講解。
文中稱,EUV對集中度有著極高的要求,相當於用手電照到月球光斑不超過一枚硬幣。而且,EUV光刻機要求反射的鏡子必須十分平整,相當於北京到上海做根鐵軌,鐵軌的起步不能超1mm。
由此可見EUV光刻機的技術難度。這也難怪吳漢明院士稱,一個國家或地區做光刻機並不現實。
即使是100%壟斷全球EUV光刻機市場的ASML,也要藉助全球供應鏈的力量,並不是獨立完成。
據瞭解,一臺EUV光刻機約有十萬個零部件,其來自於ASML在全球的5000家供應商。在光刻機內部,美國光源佔比27%,日本材料佔27%,德國光學系統佔14%……
由此不難看出,EUV光刻機是全球化的結晶,且有著極高的技術難度。因此,我國以一國之力攻克EUV光刻機並不現實。
而DUV光刻機的難度則小了許多。
在2007年時,上海微電子便突破365nm光波長的DUV光刻技術,可生產90nm製程晶片。在2016年時,上海微電子解析度為90nm的光刻機實現量產。
同時,我國還有北京國望光學、長春國科精密等光刻機零部件廠商。
可以看出,我國在DUV光刻機領域並非是一片空白,已經打下了一定的基礎。因此ASML才擔憂,對中國禁止出口DUV光刻機,中國會在3年裡實現突圍。
ASML早已經表態,可以不受禁令限制,從荷蘭直接向中國出口DUV光刻機。但是EUV光刻機,ASML卻仍是處在對中國大陸禁止出口的狀態。
文/BU 稽核/子揚 校正/知秋
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