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我国的光刻机发展到什么地步了?

2020-08-07 00:38阅读(103)

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    我国可以量产的是90nm制程工艺的光刻机,全球最先进的是荷兰ASML的7nm EUV光刻机,可以说我国的光刻机技术与世界先进水平还有很大的差距。但是,还有一个问题,即便有钱,也很难买到最先进的7nm EUV光刻机,下文具体说一说。

    与荷兰ASML的差距

    资料显示,我国生产光刻机的厂商是上海微电子(SMEE),成立于2002年,目前所生产的光刻机,主要用于90nm及其以下芯片制造工艺,几乎垄断了全球低端光刻机市场,占到了全球80%以上的市场份额,但是在高端光刻机领域为零。

    上海微电子与荷兰ASML在光刻机领域的差距,反映了我国在精密制造领域的差距,一台全球顶级的光刻机的关键零部件来自西方不同的发达国家,美国的光栅、德国的镜头、瑞典的轴承、法多的阀件等等,更麻烦的是,这些零部件对我国是禁运的。

    因此,上海微电子只能先做好中低端光刻机,毕竟80%以上的芯片并不要高端光刻机,做好了中低端,生存下去,然后慢慢培养国内零部件厂商,向高端光刻机领域发展。

    购买高端光刻机“一波三折”

    最先进的EUV光刻机全球只有荷兰的ASML能够生产,售价超过了1.5亿美元。我国的中芯国际早在2017年就预定了一台7nm EUV工艺的光刻机,预计2019年年初交货,但是到了2020年,仍然未交货。

    第一次延期:2018年12月,ASML的主要元器件供应商Prodrive工厂发生火灾,中芯国际预定的光刻机延期。

    第二次延期:出售EUV光刻机需要荷兰政府发放许可证,在美国的种种施压下,先是对这台光刻机进行审计,只要美国制造的零件占到25%的价值,就需要美国出口许可证;再是以“国家安全”为由,拿出了《瓦森纳协议》,企图封杀这笔订单。

所以,至今中芯国际仍未收到这台7nm EUV光刻机。


    总之,我国光刻机与世界先进水平的差距,主要是制造工艺的差距。虽然,武汉光电研究中心已经突破了9nm光刻技术,但是在关键零部件、材料等方面仍然无法满足量产的需求。这也印证了一句话“自己有才是真的,只有你突破了技术,就没有人能卡住你的脖子”。

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光刻机是半导体产业中最重要的设备,技术先进的还是由荷兰ASML公司生产,我国也有在研发生产光刻机,但技术水平还比较落后,无法满足现代芯片工艺要求。

我国光刻机的发展现状与技术水准

目前我国能生产光刻机的企业有5家,最先进的是上海微电子装备有限公司,光刻机量产的芯片工艺是90纳米,目前正在向65纳迈进,因为90纳米是一个台阶,如果能过关,后面的65、45就很容易攻破,按照目前的发展速度,预计在2020年可以达到22纳米。


日本佳能和尼康的退出,只有荷兰ASM占统治地位,与它相比,国产光刻机有较大差距

日本还有两家光刻机设备商佳能和尼康,佳能因为此项业务亏损,在2008年就退出了。而尼康的光刻机受到了英特尔的限制,新的制程不用尼康的光刻机,给了尼康沉重的打击以致衰败。现在只有荷兰ASML占统治地位,它们的工艺已经达到了7nm,还在研发5nm中,而我国的光刻机设备是90nm,65nm还在研发中。显而易见,我国的光刻机技术还有很大的差距。



我国光刻机的发展成果

2016年我国完成了“极紫外光刻技术”的验收,历经八年的研究成果终于换来了回报,这对于光刻技术具有里程碑的意义。极紫外光刻是最具有代表性的光刻技术,它是以13.49nm的EUV光来用作投影,比其它的投影光源更全面,是投影技术的临界点,获得这项技术对光刻机的提升起着很大的作用,计划在2030实现EUV光刻机量产。



虽然我国的光刻机技术落后,但一个小小的突破就会给我们很大的信心,也代表了中国企业在半导体行业发展的决心,期望早日突破光刻机技术难关,迎来中国芯。

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你好,我是微电子在读研究生,希望我的回答对你和看到的朋友有一点点帮助!

我国量产芯片的光刻机跟国际领先的水平差了十几年的水平!这差距真的是有些大,可能很多朋友看到一些新闻说的,国产实现了5nm的刻蚀机,而且得到了芯片制造一哥台积电的认可,但是光刻机还是差距比较大的!可能说出来很多人不太相信这么大的差距!但用在商用方面的能够量产芯片的光刻机确实这么大的差距!我们后辈真的是要努力了呀!后辈当自强啊!哈哈!

光刻机

光刻机有很多分类,现在最先进的商用量产芯片光刻机是EUV光刻机,目前能够掌握这种技术并能够量产EUV光刻机的公司只有一家,是哪家呢?我相信很多人都看过很多次这个公司的名字了,ASML,这家公司呢,也不是上来就这么厉害,刚开始也是被一些传统的大公司挤兑的不行了,但是经过十几年的发展,在光刻机这方面,尤其是高端光刻机,ASML简直垄断啊!

国际上的最先进水平

国际上呢!最先进的水平当然是ASML的,目前能够实现量产的是5nm的光刻机,在2018年所有的中高端量产芯片的光刻机里面,ASML垄断了差不多90%以上的市场,各位朋友可以想一想这是什么样的地位

中国目前光刻机什么水平

中国目前能够实现量产芯片光刻机的公司是上海微电子设备系统有限公司!目前能够量产的是90nm的光刻机,65nm的光刻机已经在研发了四五年了,目前尚未处于量产阶段!前一阶段,上海微电子设备已经在28纳米商用前道光刻机的研发上取得了重大的进展,但是中国在光刻机之路上还有很远的路要走啊,我们这些微电子人真的要好好努力加油了!

国内其他能量产光刻机的公司有以下几家:

合肥芯硕半导体有限公司(200nm)

先腾光电科技有限公司(800nm)

中子科技集团公司第四十五研究所国电(1500nm)

当然中国也在一些零部件上取得了很大的突破:

比如,2016年初,光刻机核心子系统双工件台系统样机研发项目通过内部验收,为国内65nm到28nm光刻机自主研发奠定了基础!

2017年6月21日,“极紫外光刻关键技术研究”通过验收。将国内自主研发EUV光刻机技术向前推进了重要的一步!

2019年,武汉光电中心的甘棕松团队在研究第六代光刻机,利用二束激光在国产光刻机上突破了光束衍射极限的限制,刻出了最小9nm,这个技术拥有完全自主产权。

个人的一些观点

虽然中国在一些重要的零部件上取得了重要的进展,但是不能因为取得了一点点的成绩就开始各种浮夸的宣传,制造很多假象,感觉中国光刻机好像一下子要跨越十几年似的,往往很多浮夸的宣传都是为了获得更多的国家经费,比如像汉芯事件,一下子拿捏住中国在科技领域急需发展的命门,一下子获得了国家了10亿+的经费,难道后来打脸打的不疼吗?科技不是一下子能发展起来的!不是靠各种浮夸的宣传能够做到的!真的是需要几代人静下心,一点一点积累在科技方面的优势!

对于光刻机,漫天的新闻都在说,取得了一点点的成绩,某些关键零部件取得了突破就开始漫天的宣传,如果真的能够实现量产,现在还会受到当前这种科技形势的限制?2018年中芯国际还需要花1亿多欧元去购买ASML 7nm的光刻机?该醒醒了,我们还有很坎坷的路要走!必须正视当前的困难,才能够解决克服困难!相信未来中国肯定是科技强国!

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首先,我国很早就开始了光刻机的研制,在上世纪70年代,清华大学与中科院合作进行光刻机的研发,在1985年就研制成功了一台g线分步投影光刻机,这比国外同类产品仅仅晚了6年。2002年我国成立了上海微电子装备有限公司(SMEE),其研发团队主要来自中科院45所,目前为止,这也是我国仅有的一家光刻机研发单位。从今年发展来看,SMEE虽取得了很大成绩,但整体技术水平还是落后于西方发达国家。

光刻机的研制技术难点主要是解决精密度问题,光刻的原理就像在米粒大小的面积上,雕刻纳米级大小的文字,其难度可想而知,所以这需要持续的研发和技术攻关。此外,我国光刻机的研发还面临资金和人才的调整。研发光刻机这种高精尖设备投入大、投资回报时间长,民营企业出于发展目的,很少会主动投入光刻机的研发,所以这需要国家进行投资和组织,从国外发展来看,英特尔、台积电、三星为推进光刻机的研发,都是持续投入巨资,比如三星以38亿欧元购买ASML23%的股份支持其EUV光刻机的研发,可以说是不计成本,也由此奠定了他们在光刻机领域的地位。

与国外相比,我国缺少光刻机相关配套产业,而且由于西方国家的技术封锁,几乎不可能从国外获得技术支持,所以,我国光刻机的发展只能来源于自主研发,而光刻机研发人员的培养难度较大、培养周期长、人才流失严重,这些都大大制约了我国光刻机的发展。

其实总体来看,发展光刻机取决于国家的决心,过去,我们可以很容易买到国外芯片,而且自主研发投入大、风险高,这造成了我们国家很多人产生了“造不如买”的观点,但随着中美贸易战的加剧,美国开始对中国进行技术防范,比如“中芯事件”,对华为的各种制裁,这些事件终于使国内企业醒悟过来,不发展光刻机,中国永远把自身的命脉放在别人手里,国家工业将永远徘徊低端产业,所以,发展光刻机已经刻不容缓。

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感谢您的阅读!

你可能想象不到,我国竟然研制出了9nm工艺制程的光刻机,要知道现在最受大家关注的是90nm上海微电子的光刻机,而如今出现了9nm光刻机,着实令我们感觉到有些惊喜。

2019年4月15日,武汉光电国家研究中心甘棕松团队,通过使用了二束激光在自研的光刻胶上突破了光束衍射极限的限制,在使用了远场光学的办法,光刻出最小9nm线宽的线段,实现了从超分辨成像到超衍射极限光刻制造的重大创新。

你可能觉得不可思议,事实上,这件事的可行性和可信性确实让人感觉到有些惊讶,但事实确实如此,虽然光刻机并没有完全的付诸于实施,可是你得知道的是,光刻机未来一定会被打破。

虽然,ASML目前已经可以生气7nm EUV光刻技术,相比之下,国内目前最好的上海微电子最好为90nm的光刻技术,这种差异确实有点偏大,但是,你得知道的是这种差异的变化,正是说明了我们急需对于光刻技术的需求。

如果光刻机不能够实行质的飞跃,势必给未来的光刻技术带来一种新的挑战,在《瓦森纳协议》的压力下,国产光刻机确实会让光刻机充满了压力,而武汉方面的突破,必然会给光刻机的未来增加无限可能。

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芯片制造业两大至关重要的技术,蚀刻机和光刻机,在蚀刻机上我国已经攻克5nm技术,与欧美差距进一步缩小,但是在光刻机上,全世界只有荷兰的 ASML 能够制造顶级的光刻机。中国自主研发出世界首台超分辨光刻机,才达到了22纳米。

本来,中芯国际花了1.2亿美元向ASML订购了EUV,预计将在2019年年初交货。但是ASML突然失火,交货日期遥遥无期。

如果要发展光刻机,核心硬件这个还需要加大力度攻克,另外就是需要专业的人才,而这两个方面,目前我们都急缺,我们缺乏研究光刻机的高精尖人才。

另外最重要的是,光刻机这种东西,往往花费十几年投入,都没有一个响。属于高投入低产出的,如果没有国家投入支持,很少民营企业能够撑得起这么高的研发费用,关键还耐得住性子,十几年没有收益还能继续投入。

但是不管怎么样,我们国家的光刻机在持续进步,也让我们拭目以待。

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其实,这是个值得探讨的问题。为何我们一直产不出自己的CPU,为何高端芯片我们都要靠进口。根本原因在于,我们缺乏这方面的人才和技术支持。

就算有了光刻机,估计我们还是无法生产出一颗像样的处理器。落后那么多年,可以这样比喻,因特尔或AMD目前是教授,而我们还是小学生,而且有美国干预我们购买光刻机,买过来,研究它的生产原理估计都要5-10年。现在我们不缺钱,但是缺技术,以前我们不缺人才,但是我们没钱。倘若30年前,我们就开始培养这方面的人才,或者投入研发,或许,不会是现在这样。

计算机的心脏(CPU),高端芯片,仍然要靠进口,这是我们的痛处,相信多年后,我们能有自己的相关产品,吊打因特尔。就像AMD吊打因特尔那样……


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光刻机是中国科技界的一个痛点,总所周知,中国每年从外国进口芯片的花的钱比进口石油花的钱还多。

光刻机作为制造芯片的核心设备,我们和外国差距还是很大的。华为的麒麟系列芯片,虽然已经步入中高端市场,但也主要是有台积电代工,而所有的代工厂商基本是购买光刻机来进行量产芯片目前全球能够代工高端芯片的厂家只有三星以及台积电,而中芯国际还中端偏高端的一个阶段。在代工领域中台积电属于领先者。

世界光刻机的水平高,产量低,且技术封锁

但是目前最先进的7nm和5nm制程来说,只有阿斯麦的EUV光刻机才能达到,踏实世界最先进的光刻机,售价也不菲一台就需要1亿美元以上,而且产量极低,由于高端光刻机成本和制造工艺的复杂程度相当高,阿斯麦订单不断,而每年只能产出几十台。我们国家预定的这种光刻机由于美国的阻挠,差不多也泡汤了。那么我们为什么造不出呢?主要有一下原因

技术系统性强且极度复杂

ASML总裁Peter Wennink也在媒体上方言:高端的EUV光刻机永远不可能(被中国)模仿。

“因为我们是系统集成商,我们将数百家公司的技术整合在一起,为客户服务。这种机器有80000个零件,其中许多零件非常复杂。以蔡司公司为例,为我们生产镜头,各种反光镜和其他光学部件,世界上没有一家公司能模仿他们。此外,我们的机器完全装有传感器,一旦检测到有异常情况发生,Veldhoven总部就会响起警报。”

投入周期很长,见效慢

光刻机是典型到极致的高风险、高投入的赛道,前期的投入很高收益很慢,有时候身体要贴钱投入。从下图可以看出,从ASML的研发投入基本达到15%以上,有时候全年负增长也是常态。


有消息称:阿斯麦在光刻机技术上投入的时间是27年。直到发明出EUV光刻机才开始盈利!而国内的企业风气追求快速的效益和利润,比如房地产、游戏、各种互联网公司、一些金融机构等,都是为了快速的圈钱,缺少像华为那样踏踏实实研发的公司,所以没有人愿意投入资金去冒险。

国内很多企业也在奋力追赶,已初步见效

最近上海微电子公司打破封锁,研发出22nm光刻机,这也是我国在光刻机领域的先进水平,虽在进步但离国外先进技术差距还很大。现在已经有很多企业格力,小米等都愿意投入资金去研制光刻机。希望我们能够尽快的用到自己的光刻机,摆脱对别人的依赖

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光刻机是芯片制造的核心设备之一,按照用途可以分为好几种:有用于生产芯片的光刻机;有用于封装的光刻机;还有用于LED制造领域的投影光刻机。

用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上最大的短板,国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口,本次厦门企业从荷兰进口的光刻机就是用于芯片生产的设备。

在加工芯片的过程中,光刻机通过一系列的光源能量、形状控制手段,将光束透射过画着线路图的掩模,经物镜补偿各种光学误差,将线路图成比例缩小后映射到硅片上,然后使用化学方法显影,得到刻在硅片上的电路图。

一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、激光刻蚀等工序。经过一次光刻的芯片可以继续涂胶、曝光。越复杂的芯片,线路图的层数越多,也需要更精密的曝光控制过程。

光刻机的技术门槛极高,可以说是集人类智慧大成的产物。

我国的光刻机技术仍然处于低端水平,上海微电子的光刻机代表我国光刻机的最高水平,制程工艺为90nm,而荷兰ASML的光刻机已经进入5nm的制程工艺,我国的高端光刻机全部依靠进口。

目前,全球光刻机领域的龙头老大是荷兰的ASML,占领了80%的市场,日本的尼康和佳能已经被ASML完全击败。最先进的EUV光刻机,只有ASML能够生产。大家所使用的手机的处理器、电脑的CPU,大部分是ASML的光刻机制造出来的。

ASML的光刻机超过90%的零件向外采购,整个设备采用了全世界上最先进的技术,是多个国家共同努力的结果,比如德国的光学设备和精密机械,美国的计量设备和光源设备。一台7nm EUV光刻机包含了5万多个零件,13个系统,需要把误差分散到这个13个子系统中,所以每个配件必须得非常精准。

最关键的是生产光刻机所需的关键零件,对我国是禁运的,所以制约了我国光刻机技术的发展。

ASML的7nm EUV光刻机已经非常成熟,华为的麒麟980处理器、苹果的A12处理器、高通的骁龙855处理器均是有台积电代工使用ASML的7nm 光刻机生产的。据说,ASML已经开始生产5nm制程的光刻机。

总之,相比德国、日本、美国我国的芯片制造以及超精密的机械制造方面有一定的差距,同时国外对我国的“技术封锁”,关键零件“禁运”相比ASML最新的EUV 7nm光刻机,我国的光刻机仍然有很大的差距。

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我国光刻机最近几年整体的发展还是可以的,虽然在高端领域和荷兰ASML差距还是相当大的,但是我们正在迎头赶上,只要这个发展的进程不中段,以及相关科学领域的持续突破,必然缩小差距和追赶上。

上海微电子已经在研发28nm工艺光刻机

上海微电子是目前国内光刻机领域最领先的系统制造商,很多人提起这家公司或许都会说它们只能量产90nm的工艺的光刻机,但这并非上海微电子当前真正的研发进度。

最新消息显示上海微电子已经完成了65nm光刻机研发,且已经进入设备验证阶段,如果不出意外的话这2年应该能量产65nm。既然已经搞定了65nm光刻机,下一代的28nm光刻机研发工作也已经在进行中。

因此,未来几年内如果顺利的话,我们或许能用上国产28nm光刻机。


光刻机研发不仅仅靠上海微电子

上海微电子虽然是研发光刻机的主力,但是一台光刻机涉及到几万的配件,仅仅靠上海微电子显然也是无法制造出合格的高端产品,想要尽快提升我国的光刻机整体水平,还需要整个产业链的努力。类似光栅、镜头、阀件等光刻机的核心配件厂商同样需要提升自身的水平,而这就涉及到制造业的技术水平了。

目前来看,配件厂商的差距和国外企业相差较大,此前上海微电子总经理曾经举个一个例子,德国人这边生产的镜片抛光都是纯人工,而这种工种的工人祖孙三代都做相同的工作,这种模式生产出来的镜片光洁度要比其他方式生产的强十倍。

这就是差距,国内很难实现类似的生产模式。

上海微电子有哪些用途的光刻机

上海微电子目前的光刻机产品包括前道光刻机、后道封装光刻机、平板显示光刻机、LED光刻机等,而大家所称的90nm光刻机指的是前道光刻机,目前后道封装光刻机上海微电子占据国内80%的市场份额,全球市场份额40%左右,LED光刻机市占率为20%。

如果放眼全球光刻机市场,荷兰ASML占据高端领域,全球份额达到了8成,剩下2成的中低端市场主要由上海微电子和日本的佳能、尼康来瓜分。

Lscssh科技官观点:

以上就是我国光刻机的现状,和荷兰ASML高端光刻机差距还是很大,但我们正在不断的追赶中,相信未来我们还是能赶上的。


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