国产光刻机能实现多少nm工艺制程?
自从美国加大力度针对华为在芯片上的封锁之后,大家对于华为的前景也是非常的担心,那么在asml不提供光刻机,台积电也因为种种原因不再为华为提供芯片生产的话,华为该怎么办?
台积电并未完全拒绝华为
美国这一次来势汹汹准备权利绞杀华为,在政策方面更是堪称“绝户计”为的就是重挫华为。作为产品的最核心部件芯片制造方面华为虽然取得了相当程度的自主研发,但是想要生产芯片还是不得不依靠台积电的代工。目前对于华为来说还是有好消息的,那就是台积电并没有断绝华为的供应同时接到了华为7亿美元的大单,只不过在最终美国的政令生效之前华为能够拿到多少的芯片就看台积电了。
那么如果台积电全面倒向美国的话,华为该怎么办?这个时候就是我们的主人公中芯国际的表演了。虽说中芯国际在芯片制造方面相较台积电还有不少落后,但是对于华为来说还是可以一解燃眉之急的。
中芯国际1月份量产14nm芯片
在之前1月份报道当中中芯国际也是宣布了自己有能力量产14nm的芯片,就现在的手机芯片来说最顶尖的是以7nm为主,而在台积电正在生产线上的芯片则是来自两家华为与苹果的5nm芯片。很多人都在想,你中芯国际也不过是14nm,后面给华为代工到底行不行。
现在的情况是7nm可以努力但是整体的良品率不够高,还达不到大规模量产的程度,但是想要达到5nm的水平还需要看台积电给不给华为足够的备货时间加足马力生产了。
目前台积电关于5nm的芯片客户就两家华为和苹果,如果台积电加足马力给华为留出一个月到两个月的满负荷生产,那么华为在未来一到两年内都是有充足的芯片使用的。不然的话只能依靠中芯国际的努力了,总体的差距还是有的。
国产光刻机90nm制程工艺,荷兰ASML光刻机7nm制程工艺,按照专家的说法,至少有15年的差距。制程工艺的差距,主要体现了我国和西方发达国家在精密制造领域的差距。
光刻机的格局
目前,光刻机市场几乎被荷兰ASML、日本尼康和佳能、上海微电子四家所垄断。在这里面又分为三个梯队,荷兰ASML垄断了高端光刻机市场份额,日本尼康和佳能处于中端市场,同时竞争低端市场,而上海微电子只有低端市场。
上海微电子(SMEE)成立于2002年,成立之初到荷兰ASML参观见学,被调侃“即使把图纸和元件全部给你们,你们也装配不出来”。上海微电子经过自力更生,硬是打了国外公司的脸,2007年研制成功了90nm制程工艺的光刻机。
世界最先进的光刻机厂商是荷兰的ASML,7nm EUV光刻机只有荷兰ASML能够生产。我国大陆的晶圆代工厂中芯国际,大部分使用的ASML的高端光刻机,已经量产14nm工艺芯片,突破了N+1、N+2工艺,然而后续的先进制程工艺仍然需要EUV光刻机。中芯国际早在2018年就成功预定了EUV光刻机,然而受到各方面因素的阻挠,至今未收货。
差距在哪里?
从2007年,上海微研制成功90nm制程,至今13年过去了,上海微仍然停留在量产90nm制程工艺光刻机,这是为什么呢?
上海微电子与荷兰ASML光刻机领域的差距,反映了我国和西方发达国家在精密制造领域的差距,一台顶级的光刻机,90%的关键零部件来自不同的发达国家,美国的光源和计量设备、德国的镜头、瑞典的轴承、法国的阀件等等,根据所谓的《瓦森纳协定》,这些顶级零部件对我国是禁运的。
上海微电子是一家系统集成商,自己不生产关键零部件,所以做不出22nm以下的高端光刻机,也不是它的责任。消息称,上海微电子已经突破了28nm制程工艺的关键技术,然而受到供应链的影响,量产时间还未确定。
就目前的形势而言,只能做好中低端领域,慢慢培养国内供应链,逐步向中高端光刻机领域发展。
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国产光刻机量产机型可实现90nm制程工艺,但是近期传来好消息今年年将下线28nm节点浸没式光刻机,同时该光刻机通过多重曝光可生产11nm制程芯片,如果更换精度更高的套件可生产制程更高的芯片。
最先进量产机型为90nm制程,只能用于低端领域代工
目前国内生产光刻机的厂商很多,但最先进的上海微电子,能量产90nm光刻机,具体型号为 SSA600/20,属于IC前道光刻机,可用于8寸线或12寸线生产线的大规模生产。量产机型从技术角度上来说只是低端光刻机,远不如荷兰ASML光刻机,即便是日系厂商尼康、佳能的光刻机也比我们强。
这样的光刻机现阶段只能用于一些对制程要求不高的芯片生产,如果想供货给中芯等代工厂生产制程先进的芯片是不行的,即便是麒麟710A这样的低端手机芯片也无法生产。
年末将下线28nm浸没式光刻机,最高可实现7nm制程芯片生产
在十三五规划中有一项科技领域的标志性项目,也就是研制28nm节点浸没式光刻机并产业化,这个项目由上海微电子承担,而今年是十三五规划的最后一年,这就意味着到今年年底我国光刻机水平将再上一个台阶,虽然和ASML有差距,如果至少可以达到中等水平。
目前业内已经有传出消息,这台最新光刻机具体型号为SSA/800-10W,年末基本可以没悬念的正式下线。该光刻机采用ArF光源,使用1.9nm套刻精度的工件台通过多重曝光可实现11nm制程,如果是更高的1.7nm套刻精度最高可实现7nm制程。
结合2019年末上海微电子公开的最新前道光刻机外观设计专利,基本上可以认为该消息靠谱。
当然下线并不代表量产,后续还得看稳定性和良品率,正式量产肯定还得有段时间,预估最快也得2021年,晚的话不排除到2022年。
努力追赶荷兰ASML,国产EUV光刻机正在研发中
28nm浸没式光刻机可以让我们通过多重曝光实现最高7nm制程的工艺,但这和荷兰ASML最先进的光刻机相比差距不小,人家的EUV光刻机以不需要通过多重曝光就能直接生产7nm,乃至5nm、3nm制程的芯片。
为此,我们研发机构也正在努力研制EUV光刻机,这类光刻机最核心的EUV曝光目前正由长春光机抓紧研发中。
Lscssh科技官观点:
随着国内半导体产业近期不断受到打压,光刻机的重要性愈发的凸显出,这个芯片生产最重要的设备,如果我们有自己的先进设备,整个产业链受到美国的干扰就会小很多。
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国产光刻机能实现多少nm工艺制程?国外ASML的EUV光刻机可以达到7nm制程,而国内最好的SMEE公司的光刻机智只能达到90nm,差距相当明显。正是因为国产光刻机目前距离国际先进光刻机的水平较大,才造成了目前华为芯片制造的艰难。
国内光刻机差距最先进的ASML高端EUV光刻机大约是10-20年光景。本来国内早期非常重视光刻机,但后来自研不如买的思路发展导致了我们的落后,再加上西方国家泡制的《瓦森纳协议》让我们无法购买到最先进的设备和零部件,所以现在国内高端芯片都只有委托别人加工。一旦有任何风吹草动,心里就担惊受怕。
目前国外最先进的ASML的EUV光刻可生产7nm工艺制程芯片,单台售价高达1.2亿美元,而且供不应求,主要被Intel、台积电、三星等极少部分厂家所占。主要是ASML采取客户即要成为股东的策略,不但自身有极强的研发能力及装备技术、还有来自于客户的工艺技术参照、以及全球产业链的共同协作得到的顶级零部件,才有了ASML先进的EUV光刻机。国内不但受制于西方国家的科技封锁,还有面临美国随时极端的打压,即使中芯国际早已经在两年前就预定了一台EUV光刻机,但到现在是否能交付还是未知数。
反观国内光刻机,最好的SMEE也才只能达到90nm工艺制程。距离EUV光刻机比较遥远,只能加工低端芯片,如华为麒麟990、麒麟1000及以后的芯片,就根本达不到要求。虽然并不一定要EUV光刻机才能生产7nm工艺制程芯片,其它的也可以通过多次曝光等做到,但那样的效率低及高耗损是无法满足市场需求的。
好在国内已经看到了光刻机的危机,包括上海微电子、长春光机所、武汉光电国家研究中心等机构已经有了不错的战绩。比如上海微电子可能在2021年生产28nm光刻机、还有武汉广电所的9nm光刻机试验样机等,而中芯国际也在工艺制程技术上着力,通过N+1等技术实现接近7nm的制程工艺,假以时日相信能够突破光刻机的尴尬。
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