上海微電子首台國產28nm光刻機是什麼水平,華為能突破美國封鎖嗎
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光刻機是半導體產業中最關鍵設備,也被譽為半導體產業皇冠上的明珠。
要想半導體產業突破技術封鎖,要想開發先進的半導體製程,就必須要有先進的光刻機。
那麼,我國光刻機龍頭企業上海微電子的發展現狀如何呢?我們和國外的光刻機設備廠商存在哪些差距呢?請聽我一一道來。
首先我們來了解一下什麼是光刻機(Mask Aligner),光刻機也稱掩模對準曝光機、曝光系統、光刻系統等。
所謂「光刻」,就是用光來製作一個圖形,具體操作大概是——在矽片表面勻膠,然後將掩模版上的圖形轉移光刻膠上,即將器件或電路結構臨時「複製」到矽片上。
一般的光刻工藝要經歷矽片表面清洗烘乾、塗底、旋塗光刻膠、軟烘、對準曝光、後烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序。
由於光刻機的製造和維護需要高度的光學和電子工業基礎,而全球也僅有幾家製造商掌握,而它又是生產大規模集成電路的核心設備,不少國家和企業都希望獲得這項技術從而開展自身的研發。
這樣的形勢導致光刻機價格高昂,且有錢也不一定能買到,價格通常在3千萬——5億美元不等。
目前,可以生產光刻機的主要廠家包括ASML、佳能、歐泰克、尼康、SMEE上海微電子裝備、ABM、SUSS 等,位於荷蘭的ASML是世界上光刻機技術較為成熟的企業。
2002年,光刻機被列入國家863重大科技攻關計劃,由科技部和上海市共同推動成立上海微電子裝備有限公司(下簡稱「SMEE」)來承擔,2008年國家又啟動了「02」科技重大專項予以銜接持續攻關。
經過十幾年潛心研發,我國已基本掌握了高端光刻機的集成技術,並部分掌握了核心部件的製造技術,成為集光機電等多學科尖端技術於一體的「智能製造業中的珠穆朗瑪峰」。
為了實現「中國芯」的夢想,賀榮明(董事長)帶著幾位滿懷夢想的「戰友」來到張江,承擔起製造振興國家民族的微電子裝備產業,開始了艱難的光刻機研發之路。
經過十幾年的發展,SMEE形成了一支逾1000人的經營管理團隊。
從跟蹤國際專利到不斷掌握擁有完全自主智慧財產權的高端光刻設備的總體設計技術、集成技術和關鍵單元技術,SMEE形成了系列完整的產品,實現了中國芯」的夢想。
上海微電子裝備計劃於2021年交付首台國產28nm的immersion光刻機,即使這一技術的交付對比ASML有著近20年的不足,但對於國內光刻機製造來講,已經跨出了很重要的一步。
飯要一口一口吃,路要一步一步走。
看到這裡,你可能會明白了,我國的光刻機技術在國際上並不先進,甚至可以用「比較落後」來形容。
光刻機的落後直接限制了相關電子設備的發展,例如華為的晶片製造,由於華為 暫時沒有自己的晶片加工廠,長期以來一直在需要台積電、中芯國際來代工。
而這一段時間以來,美國對華為的施壓始終存在,華為不得不調整自己的採購方向。
但是有一個關鍵性的問題,華為的手機麒麟990晶片為7nm,而7nm晶片只能依靠ASML的EUV光刻機來量產。
但是中芯國際並沒有這個光刻機。
此前,中芯國際公司曾向ASML訂購EUV7納米光刻機,但是由於美方的頻頻施壓ASML始終沒有發貨,後來中芯國際雖然收到了ASML發來的另外一台非EMU技術的光刻機,這台光刻機有一定的研發參考作用,但無法對華為麒麟990晶片進行量產。
2019年,台積電、三星電子、英特爾分別購買了ASML的EUV光刻機,因此華為如果想加工它的7納米晶片,只能找這些三家公司,但現實情況只有三星電子或許有一些可能。
首先,美方對於台積電的控制大家都有一定了解,為限制華為的技術發展,美方限制台積電對華為提供晶片等技術的加工,近期又要求台積電到美國建廠,而台積電剛剛拖延了建廠時間;英特爾是美國的企業,更不可能無視國家的管制來加工華為的產品;只有三星電子,在華為近期作的範圍內。
至於其它光刻技術的公司,目前沒有ASML的光刻技術,也就不需要考慮了。
半導體、晶片這類行業事實上很複雜繁瑣,不是像想像的那樣,在電腦上做好設計圖紙就可以了。
從矽的採集、提純,到晶圓的切割、光刻八步,再到刻蝕、晶片測試,最後封裝,每一個步驟對技術的要求都極其嚴苛,而「光刻」是成本最高、經驗最匱乏的一步。
總體來看,我國的光刻技術還有很長的路要走,不過中國科學家們的智慧是無窮的,我們已經走過了兩彈一星的光輝旅程,相信一定會在「中國芯」的道路上繼續前行。
看到這裡有些人可能會灰心,當然國產光刻機也有一些有利因素,首先我國擁有龐大的內需市場,越來越多的資本,企業都在進入晶片領域,中芯國際,長江存儲就是其中的佼佼者。
根據統計,目前我國已經是全球最大的半導體設備市場,龐大的市場需求就是機遇,國內高科技企業將迎來發展的良機。
不僅如此,所有國際一流的晶片設備企業都希望能進入中國市場,包括ASML,據了解,ASML已經和上海微電子達成了合作協議。
其次,各地對於設備製造尤其是技術難度較高的重大項目建設已經提上議事日程。
上海明確要將光刻機的技術裝備研製及產業化作為突破目標。
有差距是正常的,只要勇往直前,差距遲早會縮小,相信總會迎頭趕上,國產光刻機的突破指日可待。
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