中国目前光刻机处于怎样的水平?
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。下文具体说一说。
光刻机的技术门槛极高,可以说是集人类智慧大成的产物。
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。
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。
如果荷兰AMSL的光刻机是一流标准,日本的东芝是二流水平,则中国的光刻机应当在世界三流向二流过渡的水平。因为目前已透露的信息显示14nm芯片制造需要的光刻机已在试制中,28nm的光刻机已制造完成………正在调整完善中。
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我国光刻机和荷兰差距巨大,现在荷兰asml光刻机已经可以生产7nm的芯片,而我国的光刻机刚刚实现90nm的芯片光刻机功能,差距太大。至少差了五代的产品。
生产我国光刻机,代表光刻机生产最高水平的是上海微电子的前道光刻机,目前可以生产90nm芯片,而正在研发65nm的芯片设计,这样的升级难度比从0到90nm低得多,所以预计很快就可以生产65nm和45nm的芯片了。
上海微电子的后道封装光刻机已经在销售和出口了,卖的还不错,这个领域全球市场占有率在40%,所以基础的实力还是有的。
对于光刻机来说,目前世界的老大是荷兰的ASML,而且基本处于垄断地位,高端市场只此一家,于是很大人就想当然的认为,光刻机技术含量太高,别人做不了,只有ASML能做,这种说法有一定的道理,但并非其他国家就做不了,主要没人去做高端市场还是因为没有市场的问题限制了!
ASML起源于荷兰菲利浦,这公司是家电大企业,曾经一条龙做终端产品、芯片、光刻机,一个完整的产业链。后来慢慢分工,结果芯片做没落了,光刻机却做到了巅峰。光刻机给人的映象就是一台上亿美元,这个看起来很牛,利润空间也很大。如此高利润,为何只有ASML一家独大,其他生产光刻机的企业包括佳能、尼康,中国的上海微电子等,怎么这些就只能涉及低端产业,就没能做出成绩来呢?
其实光刻机这个行业相当的苦,全世界做芯片的也就几十家企业,高端的也就那么几家,光刻机一年的市场也就几十亿美元,客户少,稍不留神没有接到订单或者客户被竞争企业抢走了,面临的很可能就是巨额亏损!ASML能够保持今天的垄断地位,主要还是这家公司采用了一种全新的商业模式,与客户进行了捆绑,英特尔、三星、台积电等都是这家公司的大股东,然后他们当然就买自家的产品了,于是像佳能、尼康等企业一看,高端市场已经没有任何市场了,做出来又卖给谁呢?也就只能放弃了,所以大家都完全放弃了高端光刻机市场,只做中底端。
所以说,光刻机问题是别人技术上做不了吗?未必,是对手没法做,市场已经被人垄断了,做了卖不出去,做了也白做!
但是今天中国面临一个严峻的问题,我们芯片被美国卡了脖子,我国也没有几家芯片封装企业,一下子搞得中兴连芯片都没有了,还闹了一段时间恐慌,虽然之后这样的的限制在我国企业付出很大代价后解除了,但发展自己的芯片产业成为一种必然,尤其是高端芯片!但如果有一天ASML不卖光刻机了呢?
一方面我们有自己的光刻机企业,但走的也是低端路线,实力不强,因为我国芯片本来就是大量进口,而现在我国企业和政府都大量的砸钱,希望在近些年尽快将芯片追上来,能够满足自给自足!而已中国的眼光,尤其是华为,他们不会看不到未来光刻机被卡脖子的一天?我相信这一天一定会来,因此我国恐怕现在已经开始砸钱,在发展芯片的同时,也希望用钱将光刻机一并砸出来,这是很有可能的。
光刻机的壁垒更多的其实不是技术,而是市场的需求,是商业模式的垄断,一旦舍得投入,我相信光刻机也不是难事!就像看20年我国所有的领域都落后,但今天一看,真要去做,基本都成了,甚至比西方做得更好,相信光刻机也是一样!
目前来看,我国自研的光刻机还依然处于制程工艺为90纳米的水准。
这个水准的光刻机,隶属于第四代步进扫描式光刻机,采用的是波长为193纳米的,深紫外光ArF光源,其制程工艺在135纳米-65纳米之间。
与浸没式光刻机相比差半代,与EUV光刻机相比差一代。
国内这型制程工艺在90纳米的光刻机,也就是由上海微电子生产的SSX-600/20型光刻机。
该光刻机采用了四倍缩小物镜,自适应调焦调平技术,六自由度工件台掩膜台技术,可以适应8寸或者12寸的晶圆。
也就是说,目前国内最先进的光刻机,也只能达到90纳米的制程工艺,不过经过多次曝光之后,估计制程工艺还会进一步缩小。
而国际上最先进的,制程工艺最低的,就是ASML集成的EUV光刻机。该光刻机的制程工艺已经达到了7纳米,采用了波长为13.5纳米的EUV光源;镀了近百层钼和硅制成薄膜的反射镜,而薄膜的粗糙度控制在零点几纳米级别;还有运动精度误差控制在1.8纳米的双工件台。以上只是EUV光刻机,最为重要的三大部件。而一整台EUV光刻机是由10万多个零部件,且还要经过工程师上百万次的调试,才可以交付使用。
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