沒有EUV 中國如何實現半導體產業強國之夢?
文章推薦指數: 80 %
國際半導體製造龍頭三星、台積電先後宣布將於2018年量產7納米晶圓製造工藝。
這一消息使得業界對半導體製造的關鍵設備之一極紫外光刻機(EUV)的關注度大幅提升。
此後又有媒體宣稱,國外政府將對中國購買EUV實施限制,更是吸引了大量公眾的目光。
一時之間,仿佛EUV成為了衡量中國半導體設備產業發展水平的標杆,沒有EUV就無法實現半導體強國之夢。
以目前中國半導體製造業的發展水平,購買或者開發EUV光刻機是否必要?中國應如何切實推進半導體設備產業的發展?
EUV面向7nm和5nm節點
所謂極紫外光刻,是一種應用於現代集成電路製造的光刻技術,它採用波長為10~14納米的極紫外光作為光源,可使曝光波長降到13.5nm,這不僅使光刻技術得以擴展到32nm工藝以下,更主要的是,它使納米級時代的半導體製造流程更加簡化,生產周期得以縮短。
業內資深研究員林雨解釋道:「光刻是晶片製造技術的主要環節之一。
目前主流的晶片製造是基於193nm光刻機進行的。
然而193nm浸沒光刻技術很難支撐40nm以下的工藝生產,因此到了22/20nm及以下工藝節點,晶片廠商不得不將193nm液浸技術和各種多重成像技術結合起來使用,以便突破工藝極限。
但是採用多重成像的手段就需要進行多次光刻、蝕刻、澱積等流程,無形中提升了製造成本,拉長了工藝周期。
」
因此,EUV技術實質上是通過提升技術成本來平衡工序成本和周期成本。
例如,按照格羅方德的測算,啟用EUV技術,在7nm和5nm節點,都僅需要1個光罩即可生產。
這樣理論上來說,就可以起到簡化工藝流程,減少生產周期的作用。
對此,另一業內人士王笑龍便指出:「EUV技術的研發主要是針對傳統工藝中多次曝光等繁瑣問題。
在過去的技術中,曝光過程可能重複2~3次,但是EUV技術可以一次完成,既減少了工序,又節約了時間。
在簡化工藝流程、縮短生產周期的同時,EUV也增加了產能,提升了效率。
」
中國購買為時尚早
針對EUV,在國內流傳著一種聲音:受西方《瓦森納協議》的限制,中國只能買到ASML的中低端產品,出價再高,也無法購得ASML的高端設備。
日前,ASML中國區總裁金泳璇否認了這一說法。
據金泳璇透漏:「國內某知名半導體晶圓廠現已與ASML展開7nm工藝製程EUV訂單的商談工作,第一台EUV設備落戶於中國指日可待。
」
這就是說,EUV要進口到中國並沒有受到限制。
但是,EUV技術進入中國最大的問題可能並非受限與否,而是有沒有必要現在購買?
由於EUV開發的技術難度極高,特別是EUV光源的功率不足,導致曝光時間過長,使得EUV一直很難得到實用,目前國際上EUV技術較為成熟的企業只有ASML一家,其銷售的EUV價格極為高昂,一台售價超過1億歐元。
而目前EUV的主要應用範圍是7nm以下工藝節點,尤其5nm工藝節點的晶圓製造。
「對於國內製造企業而言,晶片製造的工藝水平還達不到EUV所擅長的範圍,目前我們28納米量產,14納米還在布局。
對於EUV而言,如果採用該技術進行14nm晶片量產,成本太高了。
」林雨指出。
王笑龍也認為EUV技術對於中國來說仍是一項挑戰。
王笑龍介紹,EUV主要是從7nm開始,目前國內暫時沒有這項技術的應用。
國內集成電路較為落後,尚未達到EUV技術的先進水平,國內的一些企業尚未對該項技術產生一定的支撐作用。
「EUV進入中國可能是多年以後的事情,目前國內28nm才剛開始,14nm大概要2020年,那麼7nm技術,最壞的預測可能是2025年,並且中國技術較為落後,追趕先進技術會產生高額費用,暫時尚無足夠資金支撐這項技術。
」王笑龍說。
實用化挑戰當前依然存在
事實上,不僅中國對EUV的應用時日尚早,國際上對EUV的應用也局限在很小的範圍。
對於EUV產業化過程中最大的挑戰,林雨表示主要來自於光源和持續生產率。
「例如,250W光源是使EUV可用於晶片量產的關鍵要素。
到目前為止,ASML公司已經推出多種採用80W光源的原型,預計將在年底推出其首款125W系統。
目前,250W光源主要存在於實驗階段,用於產業化流程中所急需突破的問題是光源的可靠工作效率。
據賽迪智庫調查了解,Gigaphoton正在幫助ASML生產這種光源。
」林雨說。
根據ASML不久前公布的數據,2017年EUV設備全年出貨量僅有12台,預計明年出貨量將增加至20台,而現在客戶未出貨訂單為27台。
日前,ASML公司將EUV光刻機小範圍量產,所配用的是業內人士翹首以盼的250W光源,計劃於2017年年底完成設備產品化。
除此之外,耗電量和曝光速度也是EUV技術的實踐者需要征服的挑戰。
「光刻膠和光照膜是傳統工藝中使用到的材料,現在已經不適應EUV技術的發展。
此外,EUV技術還面臨耗電量大等問題。
EUV目前的曝光速度與人們的期望還有一定差距。
假如傳統工藝一次曝光用1小時,整個過程共需4次曝光,一共要4小時,EUV技術只需要一次曝光,預期耗費1小時便可以完成,但是現實中卻需要3小時左右。
」王笑龍說。
成本高也是EUV技術的一個難題。
「EUV技術研發投入的資金量很大,技術昂貴,設備稀少。
如果這些問題得不到改善,那麼這項技術將無法得到實用。
鑒於以上所述,EUV技術既是挑戰,也是機遇。
」王笑龍說。
長期戰略,中國不應缺位
儘管EUV現在還存在各種障礙,但是其未來應用前景依然各方被看好。
從長遠角度來看,發展EUV技術是非常必要的。
對此,林雨指出:「自上世紀九十年代起,中國便開始關注並發展EUV技術。
最初開展的基礎性關鍵技術研究主要分布在EUV光源、EUV多層膜、超光滑拋光技術等方面。
2008年極大規模集成電路製造裝備及成套工藝』國家科技重大專項將EUVL技術列為下一代光刻技術重點攻關。
《中國製造2025》也將EUVL列為了集成電路製造領域的發展重點對象,並計劃在2030年實現EUV光刻機的國產化。
」
「目前來看,EUV這項技術對中國尚無實際意義,但是具有一定的戰略意義。
中國雖然技術落後,研發EUV技術困難頗多,但是仍要發展完整的工業體系,EUV是整套體系中最困難的一塊。
放眼於未來,中國的技術最後還是會到達高水平層次,7nm技術也會得到應用,這一步勢必要走,所以現在的準備工作是一定要做的,努力減小未來中國與世界的差距,所以即使如今技術不成熟、製作設備缺少、但是EUV技術還是要加大關注,為未來我國技術做鋪墊。
」王笑龍說。
雖然國家政策對於先進的EUV技術給予了研究支持,但是中國在光刻行業的技術、人才等積累還很薄弱。
追逐國際領先者,中國必將付出更大的精力和更多的資金。
「對於中國來說,這項技術的基礎薄弱,製作設備稀缺,光學系統也會是極大的挑戰,可以這麼比喻,在中國,做EUV要比做航空母艦困難得多。
」王笑龍說。
因此,針對於中國EUV技術的發展,王笑龍給出了一些建議。
「追求實用技術是企業的本能,追求最新技術卻不符合企業效益。
因此對於先進的EUV技術,光靠企業和社會資本是無法支撐起來的,對於企業來說,研發技術缺少資金的支持。
對於社會資本來說,缺乏熱情的投入,因此,這項技術需要政府的支持,需要國家政策的推進。
」王笑龍說。
來源:中國電子報
* 如需獲取更多資訊,請關注微信公眾號或領英公司頁面(全球半導體觀察)
EUV熱潮不斷 中國如何推進半導體設備產業發展?
國際半導體製造龍頭三星、台積電先後宣布將於2018年量產7納米晶圓製造工藝。這一消息使得業界對半導體製造的關鍵設備之一極紫外光刻機(EUV)的關注度大幅提升。此後又有媒體宣稱,國外政府將對中國...
半導體工藝節點是如何演進的|智慧產品圈
01 摩爾定律下的工藝節點的形成 1958年,美國德州儀器公司的工程師傑克•基爾比製成了世界上第一片集成電路,1962年,德州儀器公司建成世界上第一條商業化集成電路生產線。此後,在市場需求的驅動...
中國光刻機的現狀和發展,與國外還有哪些差距?
首先,普及一下光刻機與蝕刻機:光刻機 (Mask Aligner)又名:掩模對準曝光機,曝光系統,光刻系統等。常用的光刻機是掩膜對準光刻,所以叫 Mask Alignment System.一般...
智能社會的「建築師」:集成電路光刻技術
當前,我國集成電路研發和製造能力正處於一個快速發展的歷史性關鍵時期。光刻技術作為晶片製造的核心技術,其良好的性能是集成電路研發和製造能力快速前進的重要保障。光刻作為一門多學科交叉的高端技術,融...
一篇讀懂國產半導體設備現狀!
來源:國君電子 王聰/張天聞國君機械 黃琨/韋鈺核心要點: 半導體產業之風已至,政策環境利好國內半導體設備企業。在全球半導體產業向大陸轉移的過程中,半導體設備國產化具有重要戰略意義
晶圓製造:中國邁上28納米關鍵台階
縱觀集成電路50年來的發展歷程,所取得的成功和產品增值主要歸功於半導體製造技術的不斷進步,工藝技術持續快速發展,帶動了晶片集成度持續提高,單位電路成本呈指數式降低,成為集成電路產業進步的主要源...
ASML超30億美金收購漢微科 掀起手機晶片廠10nm工藝之戰
ASML是一家半導體設備製造企業,主要為半導體製造商提綱光刻機及相關服務,其TWINSCAN系列是目前世界上精度最高、生產效率最高、應用最廣的高端光刻機型,如英特爾、三星、海力士、台積電及中芯...
先進半導體工藝帶來晶片成本的變化
版權聲明:本文由半導體觀察翻譯自semiwiki,如需轉載,請與我們聯繫,謝謝。先進工藝製程成本的變化是一個有些爭議的問題。成本問題是一個複雜的問題,有許多因素會影響半導體製程成本。本文將討論關...
ASML壟斷EUV光刻機:單價超1億美元,中國再有錢也買不到
全球最大晶片光刻設備市場供貨商阿斯麥(ASML)近日公布2017第二季財報:ASML第二季營收凈額21億歐元,毛利率為45%。在第二季新增8台EUV系統訂單,讓EUV光刻系統的未出貨訂單累積到2...
中國晶片已看到曙光,隨之而來的另一項技術更需要突破!
5月19日,長江存儲終於盼來了自己的首台光刻機。當天中午,這台價值7200萬美元、比黃金還金貴的設備,運抵了武漢天河機場。這台來自全球最大的晶片設備製造商——荷蘭阿斯麥公司(ASML)的大傢伙的...
每台售價超過1億歐元的EUV光刻機,ASML賣了18台
每每提到半導體行業發展,免不了要說下中國最近兩年發展集成電路的決心之強、投資之大,國內公司對人才也求賢若渴,不惜高薪挖人,但在關鍵技術上,我們落後歐美公司還是挺多的,特別是在半導體製造裝備上,...