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中国能做3纳米的光刻机吗?

2020-08-23 18:44阅读(62)

中国能做3纳米的光刻机吗?:一、中国目前的技术在90nm,最先进的ASML也是5nm,3nm无人能造首先回答问题,那就是不能,目前中国量产的光刻机技:-光刻机,纳米

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一、中国目前的技术在90nm,最先进的ASML也是5nm,3nm无人能造

首先回答问题,那就是不能,目前中国量产的光刻机技术是90nm,90nm之后还有N个台阶,离3nm的差距,至少是10年起步。

中国目前光刻机技术最强的是上海微电子,生产的光刻机还在90nm阶段,处于光刻机技术的最后一档。

如上图所示,中国的SMEE处于低端,也就是90nm,而日本canno也处于这一档,而Nikon处于7-28nm。

而技术最强的ASML目前的技术是5nm/7nm技术,也没有3nm技术,所以现在说3nm真的是太早太早了。


二、光刻机的核心技术是什么,为何这么难?

那么光刻机的核心技术是什么,为何这么难?其实从元件来看,核心元件是镜头,因为光刻机的原理是放大的单反,用光把电路图刻画在硅片上,一次又一次,一层又一层的刻画。

所以核心指标是分辨率、套刻精度,分辨率则是指能够刻画线路图的分辨率,这个就是工艺的节点技术,比如5nm、7nm等。

而套刻精度则是指多次刻画之间的精度,这两项主要是在于组装技术,靠常年累月积累,经验来实现的,这就是ASML的厉害之处,别人拿了它的图纸,它的元件,也未必能够做到的分辨率和套刻精度。

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中国能做3纳米的光刻机吗?就目前来说,不但中国没有制造出3nm的光刻机,即使是全球最好光刻机厂商ASML也没有办法做出3nm的光刻机。


光刻机是制造芯片所必须的设备,而高端光刻机全部被ASML所垄断,除此之外的全球仅有的几家光刻机厂家,如Nikon、Canon、SMEE等则在中低端市场展开竞争。其中中国的上海微电子装备集团即SMEE是国内光刻机的佼佼者,其最先进的制程也只能达到90nm,与ASML的7nm先进制程光刻机相比,差距还很大。而ASML已经在探讨是否能够实现1.5nm制程光刻机的可能性了。


中国是否能够再短期内制造出3nm的光刻机呢?不太可能。比如ASML最先进光刻机需要13个系统、3万多个零部件,因其需要精准的动作将误差控制严格,需要来自全球顶尖的技术、零部件、材料等的支持,单靠ASML是没有能力在这么多领域达到要求的。所以其90%的零部件是从全球各地采购最顶尖的,比如德国顶尖的光学设备、美国的计量设备及光源设备等。

而如此之多的精密零部件设备,涉及到各种相关产业,目前国内的零部件可以解决有无的问题,但不能解决最顶尖技术或最顶尖的零部件的问题。也就是说国内的产业链条,目前还满足不了生产高端光刻机所需要的零部件,而这些零部件又主要来自于对我们实施技术封锁国家或地区,比如美国。如果单靠国内培育相关的产业链让这些零部件达到全球领先水平,那也不知道要到何时才能够实现。


目前中国制造3nm的光刻机有困难,即使是向ASML购买7nm/5nm制程的光刻机也存在困难。根据西方泡制的《瓦森纳协定》,我们只能购买到我们自己当前能够达到的技术水准的光刻机,也就是我们自己如果具有了90nm的光刻机的能力,那么我们可以购买到90-75nm这样制程的光刻机,而更好制程的光刻机则对我们是禁止的。所以国内的华虹、中芯国际、长江存储等芯片制造企业,都只能向ASML购买中低端的光刻机。

早在2年多以前中芯国际花费大约1.5亿美元向ASML订购了一台7nm EUV光刻机,不但中途各种波折,到目前是否能购买成功还是未知数。不过国内已经知道了光刻机的重要性以及外购的困难度,应该说国内如上海微电子、中电科45所等必然会加大光刻机及相关零部件的研发力度,相信我们拥有高端光刻机也并非不可能。


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做不了,起码近年做不了。因为关于光刻机的研究制作方面,我们毕竟起步太晚,差距还是很大的。

与人的大脑心脏一样,现代数码产品的核心是集成电路。光刻机就是制造大规模集成电路芯片的核心机器设备。目前,世界范围内只有荷兰一家公司的产品独霸天下(市场占有份额达80%以上)。

我国对于集成电路芯片的需求量是非常大的。众多的科研机构,关于大规模,超大规模集成电路的设计能力的整体水平还是很强的,可以设计出各类数码产品,军用民用所需之大规模,超大规模集成电路,但是生产这类集成电路芯片的光刻机,倒成了拦路虎,成了瓶颈,被拖了各类数码产品的后腿。掏钱买的话,会受到一些干扰限制,即便给你的,也是中、低端的产品,最新的产品你掏多少钱也不会给你。

目前,我国是做不了3nm的光刻机的,仅能生产几十上百nm的光刻机。当然了,现在做不了,不等于以后也也做不了,至于何时能生产这类设备,相信为期也不会太远。因为鉴于此类高精尖的高科技产品的重要性,相信国内的科学家正在合力攻关,并且一定会取得成果的。

图片来自网络

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就像家里的台式电脑一样,这么多年以来,坏了就是做系统,换硬盘,电吹风给主机吹土,也没啥别的可修理的了。所以,也就是一招鲜吃遍天,换硬盘也就希捷西数的都是美国的品牌,这个国产硬盘还不能取代,仿造也不是太容易。所以,光刻机也没那么神秘兮兮的,早晚会做成白菜价的,因为,华为在研究着,华为不差钱,世界三万亿美元的大公司来华为考察,任总不接待,不买华为设备不接待,华为任总就这么牛。华为就是中国先进通信技术的代名词。




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前面的回答都已经说了3nm的光刻机全世界都没有。那么我稍微跑一下题,聊聊关于光刻机的制造

众所周知,光刻机是芯片制造中最重要的一环(光刻机技术直接决定的芯片的质量和性能),既然光刻机如此重要,那为什么光刻机这个市场没有像芯片市场一样,群雄争霸,而是由ASML一家独大呢?这个回答就带大家看一看最真实的“半导体战争”

狂妄的ASML

2020年1月22日ASML发布了最新的季度和年度财报业绩,并举行电话会议。ASML总裁Peter Wennink在这次会议上明确表示,高端的EUV光刻机永远不可能被中国模仿。

我把他说的原话大概总结一下:

像高端的EUV光刻机,就算中国愿意出比别人更多的价钱,也不是中国想买就能买到的。我把机器卖给你也不怕你拆解然后剽窃我的技术,不仅仅因为这种机器有80000个零件,而且里面装有传感器,一旦检测到有异常情况发生,我们总部就会响起警报。中国也不可能偷偷制造芯片,因为这样必须要涉及很多专家。就算他们成功了,他们将给市场带来很多无法追踪来源的芯片,而最终曝光。


为什么ASML可以一家独大?

看了上面Wennink的”自信“发言,是不是心中有一点愤慨?但Wennink的自信也不是没有根据的。毕竟光刻机领域ASML就是一家独大。

如果说芯片是人类汗水的产物,那么光刻机就是人类智慧的结晶

那我们再说说ASML是如何爬过佳能和尼康头顶,一家独大的。

在日本半导体行业蒸蒸日上的那些年,尼康和佳能的光刻机一度是市场主流,英特尔45nm制程还在用尼康的光刻机。

后来日本厂商因为技术原因衰败后,光刻机技术就成为了三大玩家暗中博弈(德国、美国、荷兰)的舞台。

从上图中我们就能看到,想研发生产光刻机需要两个基础:顶级的光源和镜头

能给极紫外光刻提供镜也只有蔡司,也只有美国光源能达到极紫外光刻的要求。

然后再由英特尔推动制程(7nm之前的每一个重大节点都是英特尔先弄出来的,没有英特尔,ASML不会有今天这种盛况。)

2009年,ASML遇到困难,然后英特尔、三星和台积电共计投资52亿美元支援ASML。

说ASML是个”杂交“公司一点也不为过,它由不同的公司持股,比如:英特尔,台积电,三星。但最大的股东还是美国,所以美国对ASML由绝对的话语权

这下,ASML要钱有钱,要资源有资源,他们就迅速的成为了行业的垄断性巨头。

光刻机也是大国对弈

前面已经说了,美国对ASML有绝对的话语权,而光刻机作为集成电路制造过程中最核心的设备又至关重要,芯片厂商想要提升工艺制程,没有它万万不行,中国半导体工艺一直上不去(以至于华为麒麟芯片一直都是找台积电代工),光刻机被禁售是一个主要因素。

为什么我们出再多钱ASML也不卖呢?这就要提到《瓦森纳协定》。

《瓦森纳协定》又称瓦森纳安排机制,全称为《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳安排》,目前共有包括美国、日本、英国、俄罗斯等40个成员国(注:没有中国)

简单来说就是不把最新的设备卖给你,等过几年我用舒服了,出了更先进的设备时,再把这一代设备卖给你。

当然了,对于光刻机我们国家也一直在研究制造,但因为多方面因素,我国性能最好的是光刻机都有90nm。制程上的差距大,所以国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。


好了我想说的已经差不多了,感谢大家能看到这里

我是科氪芯,一个讲故事,有态度的科技、数码爱好者,关注我,带你看看不一样的科技世界

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中国做不了,不但做不了就算给一台这个等级的光刻机给他们现阶段他们也没这技术生产出3纳米芯片!

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为什么不能?中国在任何情都能创造出轰动世界的奇迹,只是时间的问题而已。

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感谢您的阅读!

摩尔定律那么好打破吗?确实,台积电已经在规划未来的3nm制造工艺,承诺2022年批量生产;紧追不舍的三星宣布,已成功研发出首款3nm工艺芯片,基于全栅极(GAAFET)技术。所以,看似牢不可破的摩尔定律可能会在新技术,新材料,以及全新地物理机制下,可能进一步被打破。

其实,目前大家使用GAAMCFET(多桥通道FET)工艺取代之前的FinFET工艺;而美国还在禁止高科技出口禁令,这里包括了量子计算机、3D打印及GAA晶体管技术等等,而GAA晶体管技术确实是未来突破3nm工艺的重点,如果我们突破不了这种GAA晶体管技术,可能在3nm工艺中,会很难进一步。

如今,我们上海微电子的分辨率为90nm,而之前,武汉光电国家研究中心的甘棕松团队,成功研发出9nm工艺的光刻机。

这一次使用的是二束激光在自研的光刻机上突破了光束衍射极限的限制,刻出了最小9nm线宽的线段。

我觉得国内的光刻机工艺如果想要攻克这种困难,主要还是在材料上,如果在材料上解决这个问题,可能美国等国家的限制就不存在了。

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感谢您的阅读!

最近由于美国针对华为种种政策行为

引得我们对“芯片”这一凸显科技实力的设备,更多的关注。很多人不理解,为什么像华为这种拥有5G技术加持,并且领先世界的科技企业会被一个小小的“芯片”感到为难。那下面我们简短的分析及了解下,难在哪里。

国芯目前还处于对7nm芯片客户导入阶段

日前,中芯国际联席CEO梁孟松博士首次公开了中芯国际N+1、N+2代工艺的情况,透露N+1工艺相比于14nm性能提升20%、功耗降低57%、逻辑面积缩小63%SoC面积缩小55%,之后的N+2工艺性能和成本都更高一些。

外界认为中芯国际的N+1代工艺相当于台积电的7nm工艺,,N+1是中芯国际的内部代号,并不等于7nm。根据这个信息,N+1工艺跟业界公认的7nm工艺主要差距是性能,20%的性能增幅不如业界的35%性能提升,但其他指标差别不大。

在最新的年报会议上,中芯国际表示N+1工艺的研发进程稳定,已进入客户导入及产品认证阶段。之前该公司表示去年底试产了N+1工艺,今年底会有限量产N+1工艺。

总之,即便中芯国际的N+1工艺在性能上还有一定差距,但是有消息称国产的7nm级工艺今年底前就会问世,虽未获得求证但,这依然是一件大事。

我国唯一可以生产光刻机的企业

提到芯片就会想到光刻机,正是因为光刻机的技术限制,才导致我们今天的被动,目前我国唯一一家可以生产光刻机设备的公司就是上海微电子,可以生产制造90nm的光刻机,而ASML可以生产7nm甚至5nmEUV光刻机,差距还是很大。

不过,据国内媒体报道的消息,上海微电子预计将在2021年交付首台28nm的光刻机,差距正在逐渐缩小。

虽然还是有差距,但是上海微电子正在全力追赶,这种顶尖机器的研发需要长期的技术累积,才能有所突破,绝不是一蹴而就的。

全球最先进的光刻机生产商阿斯麦

据国内媒体报道,荷兰ASML(中文名阿斯麦)公司日前与江苏无锡市高新区政府签署合作协议,设立了光刻设备技术服务(无锡)基地,服务国内客户发展。

众所周知,全世界能够生产最 先进7nm制程EUV光刻机的只有荷兰ASML公司,这家出身于著名电器制造商飞利浦的芯片机企业,如今已经是全球最大的半导体设备制造商之一。甚至可以说,如果想要生产最 先进的芯片,目前只有找ASML合作才可能实现。

光刻机是芯片生产中非常关键的设备,在工艺提升到7nmEUV、5nm之后,已只有极紫外光刻机能满足要求,阿斯麦则是目前唯一能制造极紫外光刻机的厂商。

阿斯麦所生产的极紫外光刻机,光源的波长缩短到了13.5nm,而极紫外光刻机之前最 先进的深紫外光刻机,使用的则是波长为193nm的光源。

三星、台积电已经宣布对3nm工艺进行研究,十分超前

三星今年第一季度所公布的财报来看,他们在半导体方面的业务非常强势,其中DEAM芯片占到了总利润的75%之多,三星如今越来越重视芯片方面的研发与投入。

因为从当前的局面看来,台积电拿下麒麟处理器、苹果A系列处理器这些订单都严重挑战了三星的地位,他们必须快马加鞭提高自身的能力才能保持优势。

而当前即将在年底攻关7nmLPP工艺,再往下就是5LPE4LPE,同时三星也已经在准备全新的晶体管结构设计,将采用3GAAE这样的技术实现3nm,可以说又是一种非常尖端的技术,工艺难度极高。

目前使用ASML公司EUV光刻机的主要是台积电及三星,而今年也是这两家晶圆代工厂5nm量产的节点。同时双方都已宣布,对于3nm工艺的研发已经有所突破,但按照计划,可能需要等到2022年才会量产,这也与ASML发布下一代光刻机的步调基本一致。

总结

虽然目前我们还不能制造出3nm的光刻机,但相信这只是暂时的,我们现在所得到的所有的限制,其实都是对手的一种“另类”尊重,害怕我们赶上的表现,所以将来我们总会超越他们。

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现在全世界最先进的光刻机生产企业,也不能生产3纳米的光刻机。

荷兰的ASML公司,能生产5纳米和7 纳米的光刻机。中国最先进的光刻机企业上海微电子,可以生产90纳米的光刻机。比世界先进水平落后了八九代,二三十年。

中国其他的光刻机生产企业。只能生产200 纳米的光刻机。

即使荷兰的ASML公司,也要一两年之后,才能生产3纳米的光刻机。

中国的企业若想生产3纳米的光刻机。可能要30年之后。