加入收藏 网站地图 网站首页    
中国在线 首页
站内搜索
您的位置: 首页 >> 科技 >> 机械、装备 >> 正文
分享到:
工业皇冠“光刻机”的那些事儿
2018-5-1 0:11:00           作者: 远东视野

前沿:

目前,荷兰的ASML(阿斯麦/艾司摩尔)处于光刻机行业霸主地位,其拥有全球晶圆厂光刻机设备高达8成的市场份额,也是为数不多的高端光刻机设备厂商,旗下产品包括干式曝光机、浸润式光刻机、EUV(极紫外线光刻机)。

工业皇冠“光刻机”的那些事儿

EUV极紫外7nm光刻机 NXE:3350B,峰值产率1386片/天,单台售价超过1亿美元


一、光刻机与刻蚀机的区别

光刻机:用激光把设计好的电路图复制到晶圆上(激光复印,芯片制造工艺第一步)。

目前在技术上荷兰ASML一枝独秀,全球绝大多数半导体生产厂商,都向ASML采购TWINSCAN机型,例如英特尔、三星、海力士、台积电以及中芯国际

工业皇冠“光刻机”的那些事儿

荷兰ASML TWINSCAN NXT:1980Di

刻蚀机:对晶圆上的电路图进行微观蚀刻,“剥离”刻出沟槽或接触空。(芯片制造工艺第二步)。

目前在刻蚀机技术上中国已经处于世界先进水平,主要竞争对手是美国的LamResearch(拉姆研究)。

值得注意的是,由于中国刻蚀机(中微半导体AMEC的7nm刻蚀机台)获得突破,美国商务部工业安全局已于2015年解除禁令。

工业皇冠“光刻机”的那些事儿

中微AMEC单反应台等离子体刻蚀设备Primo SSC AD-RIE™


二、光刻机行业荷兰ASML为何能一枝独秀

因为一个人:前台积电研发副总经理、世界微影技术权威林本坚。

那么,林本坚何方神圣呢?

过去半导体晶片制程主要采用干式曝光,以空气为镜头和晶圆之间的介质,林本坚创全球之先提出的浸润式微影技术,则是以水为介质,在镜头和晶圆之间注入水,光的波长在水中缩短为134nm,得以刻出更精密的晶片,这项创新也改写了半导体业十几年来的发展蓝图。

工业皇冠“光刻机”的那些事儿

此前,光刻机技术的传统路线是干式曝光,荷兰ASML、尼康、佳能在这条技术路线上三足鼎立。

对于光刻机技术来说,

90nm是一个技术台阶,45nm是一个技术台阶,22纳米是一个技术台阶。

90nm升级到65nm不难,但是65nm要升级到45nm却难多了,而干式曝光技术在45nm这个台阶上会是极限。

那么,谁能突破这个极限,谁就是赢家,尼康和佳能都没能突破,但是荷兰ASML突破了。

荷兰ASML的技术突破,靠的不是自己,而是台积电的林本坚。

2007年,ASML配合台积电林本坚提出的技术方向,推出了193nm光源的浸没式系统,在光学镜头与硅晶圆片导入折射率达到1.44的去离子水作为介质,在原有光源与镜头的条件下,能显著提升蚀刻精度,成为目前高端光刻的主流技术方案,一举垄断市场。

而当时尼康与佳能主推的157nm光源的干式光刻,最终被市场所抛弃,更为关键的是,三大主要的Foundry厂商英特尔、三星、台积电在2012年前后都成为荷兰ASML的股东。

而这也是日本尼康和佳能在光刻机市场持续走向没落的一个关键因素。

工业皇冠“光刻机”的那些事儿

浸润式光刻机ArF-Immersion 1980Di,仅次于最先进的EUV(极紫外)精度14nm

目前,ArF-Immersion 1980Di 浸润式光刻机已解禁进入中国,引进者是台积电南京厂、三星西安厂、海力士无锡厂。

中芯国际引进的是最先进的EUV(极紫外)NXE:3350B,已与ASML签约,2019年到货。

近日,ASML中国区总裁金泳璇在接受媒体(DIGITIMES )采访时证实了以上消息,ASML对大陆晶圆厂与国际客户一视同仁,只要客户下单,EUV NXE:3350B要进口到中国完全没有任何问题。

另,EUV最新的型号为NXE:3400

作为最高端的工业皇冠,ASML的顶级光刻机应该是瓦森纳协议的禁售对象,为什么解禁了?

推测原因可能有:1、西方统一战线出现分裂,瓦森纳协议不好使了,美国对欧盟(荷兰)的控制力减弱。2、中国国产的光刻机研发有重大进展,即将突破。


三、摩尔定律起死回生

目前,浸润式显影技术已经走到三重曝光(triple-patterning)阶段,成本已然超过EUV,生产交期更长、技术更为复杂,从量产的性价比角度,EUV在7nm以下技术节点已属于最适方案。

工业皇冠“光刻机”的那些事儿

NXT:1980Di多重成像技术(左)与EUV极紫外(右)对比,差距显而易见。线宽≥24nm


四、光刻机国产化

光刻机有三大件:光源、物镜、工作台,每件都是超级精密的存在。

光源,中国独特的固体激光技术可以达到极紫外的精度,目前这项技术中国对西方是逆向封锁的,把瓦森纳协定反过来理解就对了。传闻这项技术与荷兰ASML做过交易,具体不详。

物镜,已知的“国防科技大学”精密工程实验室,是世界上唯一同时具有磁流变和离子束抛光研发能力的科研机构。

工作台,超精密机械加工是中国的弱项,属于光刻机三大件中的短板。

该项目由清华大学教授朱煜朱教授负责,目前荷兰ASML和中国华卓精科的工件台都是采用磁悬浮平面电机技术路线。

华卓精科的工件台已完成28nm及以下节点浸润式光刻机双工件台产品化开发并具备小批量供货能力。

工业皇冠“光刻机”的那些事儿

光刻机双工件台样机,技术路线采用了ASML最新的磁悬浮平面电机技术

华中科技大学国家光电实验室甘棕松教授的超分辨纳米光刻技术

采用超分辨的方法突破光学衍射的限制,将光聚集到更小的尺寸,超分辨光刻硬件部分只需要一台飞秒激光器和一台普通连续激光器,成本只是主流光刻机的几分之一。

该系统运行条件比紫外光刻机温和得多,不需要真空环境,不需要特殊的发光和折光元器件,和一般光刻系统相比,该系统仅仅是引入了第二束光,系统光路设计上改动比较小,光刻机工程化应用相对容易,有希望使国产光刻机在高端领域弯道超车、有所突破。

离子注入

中电科电子装备集团有限公司首台中束流离子注入机在中芯国际大生产线上稳定流片逾200万,首台200mmCMP设备实现了销售。

工业皇冠“光刻机”的那些事儿

江丰电子生产车间

PVD高纯金属溅射靶材

哈工大工学博士、日本广岛大学工学博士姚力军,曾担任世界500强霍尼韦尔公司电子材料部门日本生产基地总执行官,2004年出任霍尼韦尔公司电子材料事业部大中华区总裁。

2005年率多名海外博士、日本及美国籍的专家回国创业,创立宁波江丰电子材料有限公司,担任董事长兼总经理,专业从事超大规模集成电路制造用溅射靶材的研发和生产,结束了该产品长期依赖进口的历史。

江丰电子靶材产品已在全世界主要半导体企业实现批量销售,包括中芯国际、台积电(上海)、华虹NEC、GF新加坡、IBM、Freescale、美光科技、日本的NEC、富士电机、东芝、索尼、日立、松下,都是江丰电子的客户。

江丰电子已经是国内高纯金属溅射靶材行业的龙头企业。

工业皇冠“光刻机”的那些事儿

安森美半导体集团向江丰电子颁发“2017年度前端直接材料供应商大奖”


任重而道远:

1.1949年-1994年美国为首的巴黎统筹委员会(Coordinating Committee for Export to Communist Countries),是对社会主义国家实行禁运和贸易限制的国际组织,正式名称为输出管制统筹委员会,简称巴统

2.巴统中国委员会 1952年成立,是专门对中国实行禁运的执行机构。巴统的宗旨是执行对社会主义国家的禁运政策,禁运产品有三大类:包括军事武器装备、尖端技术产品和战略产品。

随着前苏联1991年解体,1994年4月1日,巴黎统筹委员会正式宣告解散。

3.瓦森纳协议 1996年7月,美国牵头以西方国家为主的33个国家在奥地利维也纳签署了《瓦森纳协定》,简称瓦协,决定从1996年11月1日起实施新的控制清单和信息交换规则。

“巴统”一样,“瓦协”同样包含两份控制清单:

一份是军民两用商品和技术清单,涵盖了先进材料、材料处理、电子器件、计算机、电信与信息安全、传感与激光、导航与航空电子仪器、船舶与海事设备、推进系统等9大类。

另一份是军品清单,涵盖了各类武器弹药、设备及作战平台等共22类。

1991年苏联解体以后,俄罗斯一度是亲西方的,曾经是G8成员。因此,1996年瓦森纳协议成员国也吸纳了俄罗斯。这样一来,瓦森纳协议,实质上就是专门针对中国的禁运协议

历史证明,禁运封锁也无法阻止中国的发展。

责任编辑: 蔚 蓝 文章来源:
免责申明】 【打印文章
 相关文章:
[更 多]
 
最新新闻
工业皇冠“光刻机”的那些事儿
韩国自2018年起小学要恢复汉字教育
日本携手中国研制“世界最快悬浮列车
二战各国列装的主战坦克,对比盟军坦
为什么国外家庭的“入户门”大多往里
这些有趣的汽车小知识,你知道十个以
印度有哪些菜符合中国人的口味?
第一次世界大战爆发,其实德国、奥匈
热门TOP
4月27日晚 红场阅兵预演
空客将与达索联合开发欧洲下一代空
雄安新区什么样?30个关键词带你看
洛克希德获得美军10亿美元投资 研
中俄合研CR929客机要用英国发动机
时速613公里、14秒内“秒停”?马
一周军评:人工智能与未来战争
日本“海军陆战队”复活了,7日成
     
精彩推荐

工业皇冠“光刻机”的那些事儿

4月27日晚 红场阅兵预演

  
| 关于我们 | 广告服务 | 免责申明 | 网站地图 |
·主办: 中国在线 网络信息中心 旌华传媒
·官方门户: 中国在线 CNN.OOO China Online
·信箱: cn1n@163.com
·网址: www.cn1n.com  www.cnn.ooo For more information , please visit our website
·版权所有: 中国在线 网络信息中心 (C) 2005 - 2016
·备案许可: 鄂ICP备15005328号