不会再用任何美国零部件?国产光刻机传出重大好消息

对于芯片制造业而言,光刻机是最为核心且技术门槛最高的半导体设备。而光刻在芯片生产流程中也是最为关键的步骤,直接决定了芯片的制程水平和性能。一般地,光刻在芯片制造总耗时中大约占50%,占到芯片生产成本的三分之一左右。

目前,在全球范围内,仅少数几家厂商提供光刻机设备仅,例如荷兰的ASML、日本的尼康和佳能等设备商,其中,ASML又是唯一一家能够提供EUV光刻机的厂商。包括台积电、三星和英特尔在内的芯片制造厂商,若要量产7纳米及以下先进制程工艺,非得用ASML的EUV光刻机不可。退一步说,即便在DUV光刻机市场,芯片制造商往往也是首先找ASML给供货。ASML在全球市场占据绝对的垄断地位,现在EUV光刻机的售价高达1亿多美元,不仅不愁卖,反倒是台积电和三星等厂商还要抢着购买,甚至有芯片制造厂商愿意给足够的钱都迟迟到不了货、想买都买不了。据传言,ASML已经在开发全新一代EUV光刻机,预计单价将超3亿美元,可以确信的是,新一代EUV光刻机依然不会愁卖。显而易见的是,处于产业链下游的芯片制造商对ASML已经太过依赖。

此前,海思半导体开发设计的先进制程芯片,交由台积电代工,海思本已是台积电第二大客户,仅次于苹果。由于台积电在为客户代工制造芯片的过程中用到了源自美国的技术,而不得不停止对海思代工芯片。在台积电所用的半导体设备中,由ASML供货的EUV光刻机,基础技术的知识产权实则很多是由美国拥有,也因此,荷兰至今都没有批准ASML向中国公司出口EUV光刻设备。

上海微电子装备股份有限公司(SMEE)成立于2002年,总部位于中国上海。上海微电子致力于半导体装备、泛半导体装备、高端智能装备的开发、设计、制造、销售和技术服务,公司的设备广泛用于半导体制造领域,涵盖晶圆制造、先进封装、FPD面板、MEMS、LED、Power Devices等。上海微电子亦是中国唯一一家能够生产高端前道光刻机整机的厂商,从某种意义上,上海微电子代表了国产光刻机最高的技术水平。

据上海微电子官网显示,针对芯片制造领域,公司最先进的光刻机设备是600系列——SSA600/20、SSC600/10和SSB600/10。600系列步进扫描投影光刻机采用四倍缩小倍率的投影物镜、工艺自适应调焦调平技术,以及高速高精的自减振六自由度工件台掩模台技术,可满足芯片前道制造90纳米、110纳米和280纳米关键层和非关键层的光刻工艺需求,该系列设备可用于8寸线或12寸线的大规模工业生产。其中,SSA600/20型号是最先进的光刻机,SSA600/20为沉浸式光刻机,配置波长为193纳米的氟化氩(ArF)镭射。值得一提的是,早在2004年,英特尔和台积电便开始使用沉浸式光刻技术。SSC600/10型号用于110纳米工艺,SSB600/10用于280纳米工艺。

而近日却传出消息,上海微电子有望在2021年第4季交付下一代DUV光刻机,该设备可用于生产28纳米制程工艺芯片;并且该设备用的是国产和日本制零部件,为国内半导体产业摆脱对美国的依赖跨出了重要一步。下一代DUV光刻机仍将用ArF光源,但能用于制造28纳米工艺芯片,且能用于40纳米及55纳米/65纳米制程工艺。台积电早在2011年就用上了28纳米工艺技术,但实际上,28纳米制程工艺在制造领域仍有广泛的应用价值,因为对电视和消费电子而言,28纳米工艺芯片已经足以满足需求。再到2023年,上海微电子希望生产出足以用于20纳米制程工艺节点的光刻机,新的光刻机将用日本制造的一些零部件,但不会再用任何美国零部件。

考虑到上海微电子做了多年的光刻机设备,因此下一代光刻机的产量可能大到足以撑起一座先进的晶圆工厂。但是,在28纳米制程工艺上,如果芯片制造商已经用了ASML或者尼康的光刻机,可能要重新设计制程工艺节点才能换用上海微电子的光刻机。虽然国内很快就能自主生产用于28纳米制程工艺节点的光刻机,但本土半导体厂商纷纷导入上海微电子的28纳米光刻机,肯定需要更长的时间。

如果以上传言非虚,那么上海微电子只用两年多的时间、即研发出可用于28纳米制程工艺节点的光刻机,在技术上绝对可以说是一个非常大的进步。当下一代光刻机正式对外面世,而且能够用于芯片制造,无疑是国产半导体产业自给自足再次向前迈出重要一步。

先前,半导体行业专家莫大康称,中国半导体产业几乎不可能再重建一条国产化高达100%的生产线,既不经济,几乎也不太可能,连美国都做不到。所以必须依靠全球化的协同力量。但是眼前的态势是残酷的,没有其它的可行之路,逼着向国产化迈进。对此,外人或许可以这样理解他所表达的观点:中国半导体产业在向国产化方向努力的同时,应该依靠全球化协作,在技术上去美国化的同时,与其他国家(地区)精诚合作,达到互利共赢……

莫大康表示,半导体业者必须把国产化视为必修课之一,只有通过国产化的进程来提高自身的竞争力,所以不单是要踏实苦干,循序渐进,同时要高歌挺进。相信当能将若干关键半导体设备如光刻机、CVD、离子注入机、测试仪等部分实现了国产替代,并能达到较高水平,那时高技术出口禁运政策就自然会瓦解。对于中国半导体产业要做好长远的心理准备,可能要五年左右的不懈努力攻关。集中国内的优势兵力,才有可能取得成功。全球化不是西方的恩施,而必须依靠自身的竞争力提升,所以全球化必须是通过竞争胜出努力争取才会到来。

并且,他也提到,目前国内光刻机迫切要解决“卡脖子”问题,因为在国外光刻机设备进囗受阻时,国内光刻机在芯片生产线中的量产水平,直接决定了国内芯片生产线的工艺制程水平,所以它是“开路先锋”。按照此目标任务,首先要解决的是193纳米浸润式光刻机,能满足量大面广的、从28纳米到7纳米逻辑工艺芯片制造的需求,而不是EUV极紫外光刻机,EUV光刻机机应该作为下一步突破的目标。

莫大康认为,光刻机的攻坚任务是开路先锋,它具有设备国产化的示范引导意义,因此必须集国内的智慧人力及财力,克服困难,彻底改变科研院所之前只关注解决从0到1而不能与企业相结合,必须真正能解决芯片量产中的实用化问题。同时,对于光刻机国产化的复杂性要有充分认识与估计,因为在02专项攻关任务中,它是年年在列。

本文源自头条号:我为科技狂

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