说到光刻机——是中国芯片业制造之痛,可以绝不过分的说,在即将到来的第三次产业转移中,谁能掌握芯片,谁就能掌握未来的财富之源;谁能手握高端芯片制造,谁就能拥有IC产业的话语权。光刻机是芯片制造过程中最重要的一环,占了总成本的1/3,是最当前我们最需要克服的尖端技术,没有之一。光刻机被誉为“工业上的皇冠”,而荷兰ASML的EUV光刻机则被誉为“皇冠上最闪亮的那颗宝石”
还记得,中芯国际向ASML订购的那台EVU本应该在2019年上半年到货,却一直被美国阻挠,没有拿到荷兰政府的许可令,加之经历了中兴事件之后,深深让国人感受到了中国在半导体芯片领域的薄弱,而此次美国升级对华为的制裁,更是让国人认识到了中国在芯片制造设备领域的薄弱。
关于芯片技术,是非常的复杂,每个学科的交叉超出了你我的想象,所以我觉着华为想要一家研制光刻机,不太现实。
下面谈谈光刻机
在80年代,光刻机的技术其实一直掌握在美国人的手中,后来日本尼康凭借不断的投入取得了突破,在2000年左右,特别是尼康市场份额甚至超过了50%,成为了当时当之无愧的带头大哥。当时日本一度把尼康光科技形容为民主之光,让日本人看到了新希望。
我们再来看看荷兰的ASML从1984年诞生后的20年,经营可以说是非常的困难,生存无望只能四处找投资,最终飞利浦勉强的收了,在飞利浦旁边找了个空地建了一个工厂,这20年基本上就是搞销售捣鼓关系,勉强地活了下来。
ASML的成功离不开一个贵人林本坚,1942年出生于越南,中国台湾人,祖籍广东潮汕,在2008年当选了美国国家工程学院院士。再加入台积电之前,林每间在IBM从事成像技术的研发长达22年,当时世界无二的顶级的微影专家,在2000年时候,当时林本坚非常的坚定的投入浸润式的光刻技术的研究,但是当时IBM并不买账,不给研发经费,在2000年加入了台积电,并在2002年研发出来193纳米的浸润式的光刻技术,这个技术一经推出受到各方势力的巨大阻力几乎被康佳、佳能、IBM所有的巨头封杀,就在这个时候半死不活的ASML敏锐地看到其中蕴藏的巨大机会,果断与林本坚合作,2004年ASML和台积电共同研发出第一台浸润式微影机。
优秀的性能让ASML的产品全面碾压尼康。在短短几年时间内尼康全面沦落,在2012年ASML收购顶级光源企业Cymer这个收购意义非常重大,在2015年经过10年的研究,最终EUV弄到了可以量产的状态,到目前为止,EUV完全被ASML垄断。市场占有率100%
光刻机三大要素,包括激光系统、高精度的镜头,精密仪器制造技术,镜头来自德国,激光系统来自美国,其中8万多个零件来自全球不同的国家,ASML的技术占比甚至不超过10%。ASML的主要精力还是在沟通合作和协调,其中台积电、英特尔、三星等巨头都消耗了巨大的人力来研发EUV的光刻机。
光刻机按照用途可以分为IC 前道光刻机、封装光刻机、面板光刻机以及 LED/MEMS/功率器件光刻机。而我们经常所说的芯片制造所使用的则是IC前道光刻机。
资料显示,光刻工艺是芯片制造过程中占用时间比最大的步骤,约占芯片制造总时长的40%-50%。同时,光刻机也是目前晶圆制造产线中成本最高的半导体设备,约占晶圆生产线设备总成本的27%。目前最先进的 EUV 设备在2018 年单台平均售价高达 1.04 亿欧元。
国产光刻机与国外技术差距较大,但部分领域已实现突破虽然,中国也有自己的国产光刻机厂商——上海微电子装备股份有限公司(SMEE),但是其在技术上与国外还存在较大差距。
上海微电子成立于2002年,主要从事半导体装备、泛半导体装备以及高端智能装备的设计制造销售,其中光刻设备是公司的主营业务。目前公司光刻机可以应用于集成电路产业链中晶圆制造、封装测试,以及平板显示、高亮度 LED 等领域。目前上海微电子直接持有各类专利及专利申请超过2400项。
据上海微电子官网介绍,其主要生产 SSX600 和 SSX500 两个系列的光刻机。其中,SSX600 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 IC 前道制造 90nm、110nm、280nm 关键层和非关键层的光刻工艺需求,该设备可用于 8吋线或 12 吋线的大规模工业生产。SSB500 系列步进投影光刻机不仅适用于晶圆级封装的重新布线(RDL)以及 Flip Chip 工艺中常用的金凸块、焊料凸块、铜柱等先进封装光刻工艺,还可以通过选配背面对准模块,满足 MEMS 和 2.5D/3D 封装的 TSV 光刻工艺需求。
△上海微电子600系列光刻机
在技术上,上海微电子的IC前道光刻机与国际先进水平差距仍较大。上海微电子装备有限公司已量产的光刻机中性能最好的最高可实现 90nm 制程节点,ASML 的 EUV 3400B 制程节点可达到 5nm。这也使得在IC前道光刻机市场,国产化率较低,国内的IC前道光刻机市场主要被ASML、尼康和佳能瓜分。
不过,在对光刻精度要求较低的封装光刻机、 LED/MEMS/功率器件光刻机、面板光刻机市场,上海微电子则取得了不错的成绩。
目前上海微电子封装光刻机已实现批量供货,成为长电科技、日月光、通富微电等封测龙头的重要供应商,并出口海外市场,在国内市场占有率高达 80%,全球市场占有率达 40%。同时公司 300 系列光刻机可以满足 HB-LED、MEMS 和 Power Devices 等领域单双面光刻工艺需求,占有率达到 20%左右。
在面板光刻机市场,上海微电子也已经实现首台 4.5 代 TFT 投影光刻机进入用户生产线。不过,目前市场主流都是6 代及 6 代以上的产线。要想打破日本尼康和佳能所垄断的 FPD 光刻机市场格局,仍需要时间。
近期业内有消息称,上海微电子的28nm光刻机即将于2021年交付。国产光刻机有望迎来突破。
千磨万击还坚劲,任尔东南西北风,厚积薄发,这就是我们的精神!最后我问大家一个问题,如果华为手机的性能在明年没有达到你的预期你,还会不会考虑买?