• 瀏覽: 5,648
  • 回覆: 1
作者:二馬路的冰

排版:RedCandy

出品:SOlab

深度好文,3545字=8分鐘閱讀

光刻機是芯片製造九大核心設備之首,融合了超精密光學、自動控制、超精密機械、微環境超精密控制等40多個學科的最新成就,是所有半導體制造設備中技術難度最大、成本最高的設備,被譽為芯片製造業皇冠上的明珠。

當前全球能夠製造芯片製造光刻機的企業,只有荷蘭ASML、日本佳能和尼康和上海微電子四家公司。


荷蘭ASML公司    圖源:必應

其中,作為最先進的、5nm及3nm以下高端芯片製造不可或缺的EUV光刻機,只有ASML公司能夠製造,單臺售價約1.2億美元。

ASML公司正在研發的、新一代EUV光刻機預計將於2025年推出,可以滿足1nm高端芯片製造的光刻需求,其單臺售價預計超過3億美元。


ASML極紫外光刻機     圖源:必應

在2022年11月5日的上海進博會上,ASML公司中國區總裁沈波表示:除了EUV光刻機,其他產品都可以正常供貨給中國大陸客戶。一般認為,EUV光刻機不能向中國大陸出售的主要原因是《瓦森納協定》限制。

有關數據顯示:在全球100強芯片廠商中,中國的芯片企業就佔據42家,主要都是生產28nm以上的中低端芯片。


上海進博會    圖源:必應

2018年4月,中國大陸芯片代工廠一哥,中芯國際公司曾向ASML公司訂購了一臺EUV光刻機,結果不了了之。

通常認為,中芯國際的芯片製造能力止步於14nm,最重要原因是無法從ASML公司購買到EUV光刻機。


20年前,中國專家

如何看待EUV光刻機的自研?

20年前,2002年12月,由中國科學院主辦的《科學新聞》院士建議欄目刊登了中國科學院上海光學精密機械研究所王之江院士的文章,題目是“儘快開展極紫外光刻技術研究”。

當時,王之江院士指出:EUV光刻技術是以波長為11-14nm的軟X射線為曝光光源的微電子光刻技術。


上海光學精密機械研究所    圖源:必應

根據目前的光刻技術發展形勢看,EUV光刻技術將是大批量生產特徵尺寸為70nm及更細線寬集成電路的主流技術。因此,建議我國應儘快開展EUVL技術方面的研究:

1. EUV光刻機光源研究;

2. 全反射式離軸非球面縮倍投影光刻物鏡研究;

3. 高精度高軸非球面反射鏡加工、檢測技術研究;

4. 極紫外多層高反射率光學薄膜製備技術研究。


王之江院士    圖源:必應

當時,王之江院士指出:根據我們目前的財力和技術條件,可以選擇其中的幾個關鍵技術進行攻關,通過5年左右時間的努力,在EUVL成為半導體光刻技術的主流時,使我國在EUVL方面有某幾種單元技術具備相當的國際競爭力。

當時,王之江院士認為:我國曾經組織過多種光刻機機型的攻關研究,但在產業化方面幾乎無一成功。

除了投資力度小、國內光學精密機械製造業的整體水平相對落後外,最重要的原因是研究目標缺乏超前性和預見性,過去我們確定的光刻機攻關目標幾乎都與當時國外已經商品化的機型相同。


EVUL光刻    圖源:必應

國外已經可以批量生產的光刻機,我們要經過約5年時間的努力才能研究成功,而由於光刻機升級換代的速度相當快,這常常會使我們處於極為不利的境地,即剛剛研製成功的光刻機已在淘汰產品之列,或至少已錯過了需求高峰期,不再是主流產品。

而且此時國外同類光刻機的售價大幅度下降,我們的光刻機就更無市場競爭力可言。

當時,王之江院士指出:所以通過這些攻關目標的實現,除了培養了一批相關的技術人員外,就是對國家財力和物力的浪費。


王之江院士的文章

王之江院士,物理學家,1930年11月生。

在光學設計方面,發展了象差理論和象質評價理論,形成了新的理論體系,完成了大批光學系統設計(如照相物鏡系統、平面光柵單色儀、長工作距反射顯微鏡、非球面特大視場目鏡、105#大型電影經緯儀物鏡等)。

在激光科學技術方面,領導研製成中國第一臺激光器,並在技術和原理上有所創新。70年代領導完成了高能量、高亮度釹玻璃激光系統。



第一臺紅寶石激光器    圖源:必應

在這項工作中解決了一系列理論、技術及工藝問題。關於某些激光重大應用對亮度要求的判斷,使工作避免了盲目性,對於中國激光科學技術起了積極作用。

倡議和具體領導了中國“七五”攻關中激光濃縮鈾項目。對中國光信息處理和光計算起了倡導作用。





中國大陸是否有能力

摘取芯片製造業皇冠上的EUV光刻機明珠?

一臺EUV光刻機重達180噸,關鍵零部件10萬多個,超過2公里以上的軟管,需要40個集裝箱來運輸。

EUV光刻機對光源發散度有著極高的要求,相當於用激光照射照到月球上,光斑尺寸不超過一枚硬幣。

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,鐵軌的起伏高度不能超1mm。EUV光刻機僅安裝調試就需要一年左右。



EUV光刻機調試    圖源:必應

作為全球唯一能夠製造EUV光刻機的廠商,資本方面,目前ASML最大的股東持有者是美國資本國際集團,第二大股東也是來自美國貝萊德集團,第三大股東則是來自英國資產管理公司柏基投資。這三大股東合計掌握ASML近30%的股權。



美國貝萊德集團   圖源:必應

供應商方面,ASML的供應商有5000多家,其中核心供應商約800多家。

EUV光刻機採用了各個國家的頂級技術,其中美國光源和日本材料分別佔到了27%,德國光學系統佔到了14%,荷蘭腔體以及英國真空則佔到了32%。因此,毫無疑問,ASML公司是一個“集大成者”。

2002年,全球第四、中國唯一的芯片光刻機制造商上海微電子裝備有限公司總經理賀榮明帶著團隊來到荷蘭南部靠近比利時邊境的小鎮費爾德霍芬,和ASML洽談有關光刻機的技術合作。ASML公司的工程師表示:就算給你們圖紙,也造不出來高端光刻機。



上海微電子   圖源:必應

2007年, 全球第四、中國唯一的芯片光刻機制造商上海微電子裝備有限公司研發出90nm光刻機。

公開資料表示,如今已過去15年, 上海微電子裝備有限公司的光刻機水平依舊還是停留在90nm。有相關專業人士指出,中國大陸光刻機至少落後國際水平15年的時間。

毫無疑問,作為人類歷史上最為複雜、售價最高的超高精度商用(非軍用)設備之一,EUV光刻機10萬多個關鍵零部件中,只要有一個零部件沒達到標準,整個EUV光刻機就前功盡棄。

EUV光刻機生產其實考驗的就是芯片裝備產業鏈的綜合實力,而這正是我國芯片產業鏈所欠缺的。



上海微電子光刻機  圖源:必應

在2021年5月25日的2021數博會上,中國工程院院士吳漢明曾表示,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。

你怎麼看待中國自研EUV光刻機這件事情呢?





原文連結:https://inewsdb.com/其他/國內唯一光刻機制造商落後15年,自研光刻機可能嗎/

inewsdb.com 日日新聞 . 掌握每日新鮮事



inewsdb.com 日日新聞 . 掌握每日新鮮事
除了自主研發,中國沒有第二條路可走,美國未來絕不會放棄對中國的光刻機技術封鎖,所以中國必須要獨立地走向未來。


[按此隱藏 Google 建議的相符內容]