我国的光刻机发展到什么地步了?

    我国可以量产的是90nm制程工艺的光刻机,全球最先进的是荷兰ASML的7nm EUV光刻机,可以说我国的光刻机技术与世界先进水平还有很大的差距。但是,还有一个问题,即便有钱,也很难买到最先进的7nm EUV光刻机,下文具体说一说。

    与荷兰ASML的差距

    资料显示,我国生产光刻机的厂商是上海微电子(SMEE),成立于2002年,目前所生产的光刻机,主要用于90nm及其以下芯片制造工艺,几乎垄断了全球低端光刻机市场,占到了全球80%以上的市场份额,但是在高端光刻机领域为零。

    上海微电子与荷兰ASML在光刻机领域的差距,反映了我国在精密制造领域的差距,一台全球顶级的光刻机的关键零部件来自西方不同的发达国家,美国的光栅、德国的镜头、瑞典的轴承、法多的阀件等等,更麻烦的是,这些零部件对我国是禁运的。

    因此,上海微电子只能先做好中低端光刻机,毕竟80%以上的芯片并不要高端光刻机,做好了中低端,生存下去,然后慢慢培养国内零部件厂商,向高端光刻机领域发展。

    购买高端光刻机“一波三折”

    最先进的EUV光刻机全球只有荷兰的ASML能够生产,售价超过了1.5亿美元。我国的中芯国际早在2017年就预定了一台7nm EUV工艺的光刻机,预计2019年年初交货,但是到了2020年,仍然未交货。

    第一次延期:2018年12月,ASML的主要元器件供应商Prodrive工厂发生火灾,中芯国际预定的光刻机延期。

    第二次延期:出售EUV光刻机需要荷兰政府发放许可证,在美国的种种施压下,先是对这台光刻机进行审计,只要美国制造的零件占到25%的价值,就需要美国出口许可证;再是以“国家安全”为由,拿出了《瓦森纳协议》,企图封杀这笔订单。

所以,至今中芯国际仍未收到这台7nm EUV光刻机。

    总之,我国光刻机与世界先进水平的差距,主要是制造工艺的差距。虽然,武汉光电研究中心已经突破了9nm光刻技术,但是在关键零部件、材料等方面仍然无法满足量产的需求。这也印证了一句话“自己有才是真的,只有你突破了技术,就没有人能卡住你的脖子”。

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我国的光刻机发展到什么地步了?

首先,我国很早就开始了光刻机的研制,在上世纪70年代,清华大学与中科院合作进行光刻机的研发,在1985年就研制成功了一台g线分步投影光刻机,这比国外同类产品仅仅晚了6年。2002年我国成立了上海微电子装备有限公司(SMEE),其研发团队主要来自中科院45所,目前为止,这也是我国仅有的一家光刻机研发单位。从今年发展来看,SMEE虽取得了很大成绩,但整体技术水平还是落后于西方发达国家。

光刻机的研制技术难点主要是解决精密度问题,光刻的原理就像在米粒大小的面积上,雕刻纳米级大小的文字,其难度可想而知,所以这需要持续的研发和技术攻关。此外,我国光刻机的研发还面临资金和人才的调整。研发光刻机这种高精尖设备投入大、投资回报时间长,民营企业出于发展目的,很少会主动投入光刻机的研发,所以这需要国家进行投资和组织,从国外发展来看,英特尔、台积电、三星为推进光刻机的研发,都是持续投入巨资,比如三星以38亿欧元购买ASML23%的股份支持其EUV光刻机的研发,可以说是不计成本,也由此奠定了他们在光刻机领域的地位。

与国外相比,我国缺少光刻机相关配套产业,而且由于西方国家的技术封锁,几乎不可能从国外获得技术支持,所以,我国光刻机的发展只能来源于自主研发,而光刻机研发人员的培养难度较大、培养周期长、人才流失严重,这些都大大制约了我国光刻机的发展。

其实总体来看,发展光刻机取决于国家的决心,过去,我们可以很容易买到国外芯片,而且自主研发投入大、风险高,这造成了我们国家很多人产生了“造不如买”的观点,但随着中美贸易战的加剧,美国开始对中国进行技术防范,比如“中芯事件”,对华为的各种制裁,这些事件终于使国内企业醒悟过来,不发展光刻机,中国永远把自身的命脉放在别人手里,国家工业将永远徘徊低端产业,所以,发展光刻机已经刻不容缓。

我国的光刻机发展到什么地步了?

比先进落后20年吧,唯一的光刻机厂上微目前90nm只有几台样品,芯片加工厂买二手阿斯麦的也不用上微的。卖的主要产品是技术简单的后道封装光刻机。至于28nm只有自媒体整天说从未见过官方消息。

我国的光刻机发展到什么地步了?

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你可能想象不到,我国竟然研制出了9nm工艺制程的光刻机,要知道现在最受大家关注的是90nm上海微电子的光刻机,而如今出现了9nm光刻机,着实令我们感觉到有些惊喜。

2019年4月15日,武汉光电国家研究中心甘棕松团队,通过使用了二束激光在自研的光刻胶上突破了光束衍射极限的限制,在使用了远场光学的办法,光刻出最小9nm线宽的线段,实现了从超分辨成像到超衍射极限光刻制造的重大创新。

你可能觉得不可思议,事实上,这件事的可行性和可信性确实让人感觉到有些惊讶,但事实确实如此,虽然光刻机并没有完全的付诸于实施,可是你得知道的是,光刻机未来一定会被打破。

虽然,ASML目前已经可以生气7nm EUV光刻技术,相比之下,国内目前最好的上海微电子最好为90nm的光刻技术,这种差异确实有点偏大,但是,你得知道的是这种差异的变化,正是说明了我们急需对于光刻技术的需求。

如果光刻机不能够实行质的飞跃,势必给未来的光刻技术带来一种新的挑战,在《瓦森纳协议》的压力下,国产光刻机确实会让光刻机充满了压力,而武汉方面的突破,必然会给光刻机的未来增加无限可能。

我国的光刻机发展到什么地步了?

不咋样,最先进上海微光刻机90纳米,和先进制成5纳米以下差好多代,很多人还都说90纳米光刻机还是实验室产品,没有大规模量产好。

我国的光刻机发展到什么地步了?

  光刻机,被誉为人类20世纪的发明奇迹之一。我们日常使用手机的CPU制造工艺都离不开光刻机。

  光刻机就是放大的单反,光刻机就是将光罩上的设计好集成电路图形通过光线的曝光印到光感材料上,形成图形。最核心的就是镜头,这个不是一般的镜头,可以达到高2米直径1米,甚至更大。目前业绩有5家公司分别是荷兰的ASML、日本的Nikon、日本的cannon、美国的ultratech以及我国的SMEE。光刻机被业界誉为集成电路产业皇冠上的明珠,研发的技术门槛和资金门槛非常高。

  

  国外光刻机的巨头

  1、荷兰光刻机巨头ASML:

  ASML (全称: Advanced Semiconductor Material Lithography,ASML Holding N.V),中文名称为阿斯麦(中国大陆)、艾司摩尔(中国台湾)。是总部设在荷兰Veldhoven的全球最大的半导体设备制造商之一,向全球复杂集成电路生产企业提供领先的综合性关键设备。ASML的股票分别在阿姆斯特丹及纽约上市。另外,ASML的大股东是英特尔,三星和台积电(TSMC)。

  光刻机高端市场就ASML一家独大,尼康和佳能已退出高端光刻机市场。ASML镜头德国Carl Zeiss(卡尔蔡司),光源美国Cymer(于2012年10月被ASML收购)。目前最新的是ASML第二代EUV(极紫外光)光刻机 每台售价超1亿美金,不过对大陆禁售。

  

  2、日本的Nikon和Canon

  尼康作为世界上仅有的三家能够制造商用光刻机的公司之一,似乎在这个领域不被许多普通人知道,许多人只知道尼康的相机做的好,却不知道尼康光刻机同样享誉全球。

  光刻机作为整个集成电路制造最关键的设备,其设备的性能直接影响到整个微电子产业的发展。全球目前最先进的沉浸式光刻机也只有ASML、尼康和佳能三家能够生产,单台价格高达几千万美元。

  荷兰ASML公司从2011年起已经垄断了高端芯片曝光机市场,也控制了中低端芯片曝光机市场80%的份额,同时拥有整个芯片曝光机市场105%的利润(因为尼康是亏损的),今年ASML的垄断格局更加明显了,佳能 识时务,2008年开始逐步退出芯片曝光机业务,停止亏损,专注于打印机业务。日本最大财团三菱集团不甘心失去这个领域的产能,竭尽全力支撑尼康的芯片曝光机,亏损也不愿意退出,不过结果是越陷越深。

  尼康的芯片光刻机就在逐渐衰落,荷兰ASML一步步占据市场统治地位,尼康光刻机唯一剩下的优势就是同类机型价格不到ASML的一半。但给予尼康致命一击的还是英特尔,在新制程中停止采购尼康的光刻机,我所了解的所有主流半导体产线中只有少数低阶老机龄的光刻机还是尼康或者佳能的。毕竟现在英特尔,三星和台积电都成为ASML的股东了。

  根据 《路透社》 的报导,日本光学大厂尼康 (Nikon)于24日表示,已对荷兰半导体设备大厂艾司摩尔 (ASML Holding NV) 和合作伙伴卡尔蔡司 (Carl Zeiss AG) 提起法律诉讼,并表示 ASML 及 Carl Zeiss 两家公司在未经 Nikon 的许可下将其微影 (lithography) 技术专利用于光刻机上,并运用在半导体制造业中。

  

  中国目前能生产光刻机的厂家(现状)

  1、上海微电子装备有限公司

  上海微电子装备有限公司已经量产的是90纳米

  2、中子科技集团公司第四十五研究所国电

  中子科技集团公司第四十五研究所国电已经量产的是1500纳米

  3、合肥芯硕半导体有限公司

  合肥芯硕半导体有限公司已经量产最先进的是200纳米

  4、先腾光电科技有限公司

  先腾光电科技有限公司已经量产的是800纳米

  5、无锡影速半导体科技有限公司

  无锡影速半导体科技有限公司 200纳米

  透过以上的数据可以看出目前技术领先的是上海微电子装备有限公司,国家科技重大专项”极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项”(02专项)的65nm光刻机研制,目前正在进行整机考核。65纳米到32纳米的具体技术分析:光刻机技术在90纳米是一个技术台阶,迈过90纳米那么很容易做到45纳米,也就是你可以做65纳米的光刻机,那么对65纳米的进行升级可以做到45纳米。45纳米又是一个技术台阶。迈过45纳米的那么就可以升级到22纳米比较容易。22纳米也是一个台阶。迈过22纳米的,升级到14纳米不难。中国目前有90纳米。用90纳米的升级到65纳米不难。但是45纳米就是一个技术台阶了。45纳米的研发比90纳米的和65纳米难很多。如果解决了45纳米那个可以升级到32纳米不难。但是下一步升级到22纳米,不能直接45纳米升级到22纳米了。22纳米用到了很多新的技术。

  中国16个重大专项中的02专项提出光刻机到2020年出22纳米的。2015年出45纳米的并且65纳米的产业化。下面具体说一下45纳米的。因为目前主流的光刻机。包括32纳米的还有28纳米基本都是在45纳米的侵入深紫外光刻机上面改进升级来的。所以中国掌握45纳米的很重要。65纳米的在90纳米上面升级物镜到1.2口径就可以了。45纳米光刻机是一个很重要的台阶,达到这个水平后,在45纳米光刻机上面进行物镜和偏振光升级可以达到32纳米。

  另外用于光刻机的固态深紫外光源也在研发,我国的光刻机研发是并行研发的,22纳米光刻机用到的技术也在研发,用在45纳米的升级上面。还有电子束直写光刻机,纳米压印设备,极紫外光刻机技术也在研发。对光刻胶升级,对折射液升级,并且利用套刻方法可以达到22纳米到14纳米甚至10纳米的水平。相应的升级的用的光刻胶,第3代折射液,等也在相应的研发中。

  

  中国光刻机发展的重大事项

  长期以来,我国的光刻技术落后于先进国家,成为我国工业现代化进程的一块短板。那么对于光刻机的发展有什么重大的突破吗?

  我国“极紫外光刻关键技术研究”项目验收会在长春光学精密机械与物理研究所召开,现场在众多评审专家的见证下,验收通过了该项目取得的一系列成果,大大推进了我国极紫外光刻技术的研发。

  2016年11月15日,由长春光机所牵头承担的国家科技重大专项02专项——“极紫外光刻关键技术研究”项目顺利完成验收前现场测试。在长春光机所、成都光电所、上海光机所、中科院微电子所、北京理工大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学等参研单位的共同努力下,历经八年的戮力攻坚,圆满地完成了预定的研究内容与攻关任务,突破了现阶段制约我国极紫外光刻发展的核心光学技术,初步建立了适应于极紫外光刻曝光光学系统研制的加工、检测、镀膜和系统集成平台,为我国光刻技术的可持续发展奠定了坚实的基础。

  光刻技术是集成电路制造产业的核心,决定着集成电路的元件特征尺寸。伴随半导体产业摩尔定律延续,极紫外光刻(Extreme Ultraviolet Lithography, EUVL)被公认为是最具潜力的下一代光刻技术。

  极紫外光刻是一种以13.5nm的EUV光为工作波长的投影光刻技术,是传统投影光刻技术向更短波长的延伸,正处于产业化的临界点。作为工业制造领域尖端技术的融合,世界上只有少数几家研究机构及公司掌握此技术。目前,EUVL技术的国际垄断局面已经初步形成,对我国形成了技术封锁,将来的销售政策也难以预料。我国自上世纪九十年代起关注并发展EUVL技术,初期开展了EUV光源、EUV多层膜、超光滑抛光技术等基础性关键技术研究。2008年“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项将EUVL技术列为下一代光刻技术重点攻关,《中国制造2025》将EUVL列为了集成电路制造领域的发展重点,并计划在2030年实现EUV光刻机的国产化。

  在02专项任务牵引下,长春光机所应光室的短波光学研究团队潜心钻研,艰苦奋战,在EUV光学系统协同设计、膜厚控制精度达原子量级的EUV多层膜技术、深亚纳米量级的超光滑非球面加工与检测技术、超高精度物镜系统波像差检测及集成技术等方面,突破了一系列EUVL工程化关键技术瓶颈;成功研制了小视场EUVL曝光光学系统,投影物镜波像差优于0.75nm(RMS),构建了EUVL静态曝光装置,获得32nm线宽的光刻胶曝光图形;建立了EUVL关键技术验证及工艺测试平台。通过项目的实施,圆满地实现了极紫外成像光学技术的跨越,形成了一支具有国内领先、国际先进水平的研究队伍,为开展极紫外光刻曝光光学系统的工程研制奠定了坚实的人才与技术基础。

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