中国目前光刻机处于怎样的水平?

我国光刻机和荷兰差距巨大,现在荷兰asml光刻机已经可以生产7nm的芯片,而我国的光刻机刚刚实现90nm的芯片光刻机功能,差距太大。至少差了五代的产品。

生产我国光刻机,代表光刻机生产最高水平的是上海微电子的前道光刻机,目前可以生产90nm芯片,而正在研发65nm的芯片设计,这样的升级难度比从0到90nm低得多,所以预计很快就可以生产65nm和45nm的芯片了。

上海微电子的后道封装光刻机已经在销售和出口了,卖的还不错,这个领域全球市场占有率在40%,所以基础的实力还是有的。


中国目前光刻机处于怎样的水平?目前全球生产光刻机的企业并不多,而光刻机市场又被ASML垄断差不多占据了将近九成的份额。虽然我们是芯片消费大国,但芯片制造却并不强,而其关键设备光刻机水平只处于低端水平,与ASML差距还相当大。

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目前全球光刻机主要生产厂家是荷兰ASML、日本的尼康和Canon、中国上海微电子集团SMEE等为数不多的几家。而光刻机的市场需求并没有多大,荷兰ASML依靠技术积累以及与芯片制造厂家投资绑定的特殊方式,垄断了全球诸如台积电、三星及Intel等几大芯片制造龙头,从而在光刻机市场独占鳌头,达到了87.4%的份额。而日本尼康的光刻机只能在中低端市场获得一定的份额,SMEE只获取了部分低端光刻机市场份额。

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目前只有荷兰ASML公司能够生产7nm/5nm制程的高端光刻机,而我国最先进的光刻机是SMEE研发设计的,但制程只能达到90nm,可见双方的差距有多大。虽然在2019年4月由武汉光电国家技术研究中心甘宗松团队成功刻出9nm线宽线段的光束,可以说取得了重大的突破,但要真正应用到实践中生产出光刻机,还有相当长的距离和时间。

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光刻机技术复杂而且精度要求高,需要有几万个零部件组成。虽然我们可以解决有无的问题,可以从全球供应链取得零部件,但要购得精度要求高的零部件却被西方国家所禁止。比如美国高精度的光栅、德国的高精度镜头、瑞典的轴承、法国的阀件等等,如果没有这些高精度的零部件,以我们目前相关的水平是难以做到高端光刻机的。

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但这样的情形正在改变,我们是芯片使用及进口大国,而高端芯片制造却掌握在别人手里,国家正在推进关键技术及材料的自主研发,成为国家重大专项计划。比如2018年已经验收的实现22nm分辨率的“超分辨光刻装备研制”,计划在2020年实现研发出22nm制程的高端机。相信以这样的速度推进,我们缩短与ASML距离的时间会越来越短。

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根据现有的公开资料,目前国产最先进的光刻机是90nm的,由上海微电子装备股份有限公司生产的SSA600/20,分辨率可达90nm,镜头倍率1:4,硅片尺寸200mm或300mm。

但现在大家关注的焦点之一就是,什么时候可以攻克纯国产的28nm产线,这样就可以满足大量的工艺需求,当然像最先进的麒麟芯片还是不行,他需要最先进的5nm技术才可以生产,但满足绝大多数是够了。

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600系列光刻机

但是根据目前的消息,28nm光刻机或者更先进的光刻机不会公布出来的,只有等技术非常成熟了,该准备的材料或者技术都攻克了,没有了制约因素之后,才会公布出来。要不然现在草率的公布出来,很容易再次被人卡脖子的,还不如先沉下心来,专心攻克技术。

有些人总担心我们能不能攻克这项技术,地球宣传师傅在这里告诉大家,不用过分担心。技术是从哪里来的,是因为市场有需求,现有的需求,然后才有的技术创新。

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参数

技术创新是为了满足市场的需求,而现在国内市场对国产光刻机有巨大的需求,这里面有巨大的利益,这些利益足够让这些资本家疯狂,那么在研发光刻机上,就会有很多人投入进来。

同时光刻机也不是不可攻克的技术,只是我们缺的课太多了,需要补的课也太多了,补课提高成绩这需要一个过程,这个过程有可能是3年,有可能是5年,甚至有可能是10年甚至更长,但攻克只是早晚的事情。

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梁孟松

荷兰的ASML在EUV极紫外光刻机上研发了20年的时间,投入的研发经费有大约470亿元人民币,而我们要做的就是把这20年时间压缩到5年。而投入的经费势必要达到3倍甚至5倍的投入。

我们需要投入1500亿元,甚至2500亿人民币进行研发,同时要多个单位同时研发,不要怕浪费,高科技都是砸钱砸出来的。

砸了10家,能砸出1家都算是不错的成绩了。


目前,中国在全球光刻机领域,处于与多数国家比为“有”、与少数国家比为“低”、与自己以前比为“高”的水平,这水平怎样?

目前已经商用的中国光刻机虽低端却主要是中国造。整机和配件都是虽低端却主要为中国造,由成立于2002年的上海微电子与其国内配套厂推出,基本历程是在2009年配件主要为外国造、可量产的样机出来后,又经 9 年才实现中国造整机的商用,比造样机的时间还长,光刻机难制造、主要由一国造更难由此可见一斑;重要的是关键的集成技术和配件技术都主要是自主研发出来的,即建起了 1 条国产链,尽管你可以说这条链还不是完整意义上的国产链,而自上世纪六十年代起陆陆续续造出的光刻机及其所依托的供应链却并不是这样的,显然,目前是水平提高了,而且提高的是整体水平,特别是自主可控的水平提高了,提高的幅度并且够大,标志着国产的光刻机从无到有!尽管你可以说提高得够慢。这得主要“感谢”美国,美国不继续主导技术封锁、不“适时”组织配件断供的话,就应该仍然不会主要是中国造,也就是到现在为止中国自有或自研的光刻机技术实际的含量和水平一定还基本上像以前那样低;作为产品的整机低端且配件外国造光刻机倒是推出、提高得足够快,无需经过那个 9 年嘛,但是,如果这样的光刻机在目前被断供部件的话,也得趴窝,也得在差不多 9 年后才能再量产、再商用。

目前尚在攻关的中国光刻机属中端仍主要是中国造。28纳米的,距离量产、商用已经不远了,就在“目前”过后的不久时间内,当然,还没有攻克难关就不能说已经完全达到了中端且中国造的水平,却可以说即将完全达到。完全达到之后,中国光刻机的整机集成和配件制造水平就只是分别比不上荷兰 1 个国和美国等极少几个国了。相信上海微电子和国内配套厂还有相关的研究机构一定会抓紧攻关,撸起袖子加油干,不会因为国内之前引进了那么多台ASML的DUV光刻机而放慢节奏,应该明知大量引进这个事在客观上明明是个相当之大的技术和市场驱动啊,更不会忘掉十几年前亲身被断供零部件的一幕,何况已经处于攻关阶段了,只是“临门一脚”的事。

目前正在直至较长时间内仍将上演的一幕必定驱动中国光刻机加速处于高端水平。美国铁了心要让荷兰断供高端光刻机,并继续组织封锁相关的高端技术,荷兰和关键配件制造国其实心也如铁,何况自身还离不开美国的技术,与此相应的是,我们国内的芯片制造企业以及芯片设计企业都在焦急地等待高端光刻机,嗷嗷待哺,关键是其中包括了已经把高端的芯片制造和设计技术握在自己手里的企业,又都是与中国5G通信技术继续领先于世界息息相关的企业;中芯国际如果已经有了EUV光刻机,显然,目前和今后就不可能只是把扩大成熟工艺芯片的产能作为唯一的重点!我们国内的芯片行业肯定是看到了这一切,肯定已经清楚地认识到了在国产高端光刻机还没有处于整机集成、技术攻关阶段时,即便实施了组织引进荷兰ASML EUV光刻机的行动也只会徒劳无功,也就只会、只有聚精会神、一心一意地推动国内光刻机整机和配件制造厂自行制造高端的整机和高端的关键配件。别无它途就会别无他想,当然,还应该防止因存有幻想而盲目等待,甚至还得防止听信忽悠,否则便都会导致分神、分心,组织就会缺乏果决,推动就会减弱力度,共同的结果将是延缓速度。


中国光刻机的水平,大概就是比上不如,但比下却又不算是差的那个水平吧。中国是世界第二大经济体,但在光刻机领域内的排名,就比第二要低很多了。

实际上,用国家来作为光刻机技术的比较尺度是非常不合理的一种比较方法,因为没有一个国家拥有完备的光刻机技术,可以独自生产出最先进的光刻机。

比如这个光刻机领域内的龙头老大荷兰ASML,他的EUV光刻机是世界第一了,但ASML的技术来源却是上世纪90年代,美国主导开发的EUV光源技术,再加上七七八八,各个国家贡献的先进技术,才有了现在这个最先进的EUV光刻机,但拆开一看,零组件全是来自全世界。那么,这个荷兰ASML生产的EUV光刻机还能算是荷兰的光刻机吗?

至此,如果一定要拧着劲儿,强调某个“国家”的光刻机,那可以负责任地说,真的是中国的光刻机是世界第一了。因为,全世界其他国家的光刻机,肯定不会把零组件局限在一国内采购,其他国家产的光刻机都没资格来用“国家”的概念来比较光刻机,所以当然就是中国的光刻机第一了。

但如果不那么强调光刻机里零组件的来源,允许用“万国”的零件来组装光刻机,那就变成了荷兰ASML的光刻机是第一了,中国的光刻机大概就要落在荷兰和日本的后面,金银铜牌可能是没戏了,但如果计算前6名的积分,那还是有希望的。大概就是这个水平吧。


这个问题非常好,提到光刻机,不能不说这是国人心中一个深深的痛。

中芯国际(SMIC)为了发展最先进的7纳米芯片制造工艺,在2018年初,以1亿多美元向荷兰ASML订购了一台EUV紫外线光刻机。然而,近两年过去了,ASML受到美国的各种施压,迟迟不向中芯国际交付这一台高端光刻机。而我们没有丝毫办法,这不能不说是店大欺客,欺人太甚。

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上海微电子(SMEE)作为国产光刻机唯一的提供商,在目前本土高科技发展,尤其是芯片被美国穷尽手段阻断的情况下,它的存在无疑成为国内芯片制造的唯一希望。

那么上海微电子在光刻机领域的实力究竟如何呢?

其实这里要先说明一下光刻机的分类,从用途上区分,其主要有四大类:制造芯片的前道光刻机,封装芯片的后道光刻机,制造LED/MEMS/功率器件的光刻机,以及制造TFT液晶屏的光刻机。

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而上海微电子对这四种光刻机都有涉足,尤其是封装芯片的后道光刻机,其在国内具有80%的市场占有率,在国际上也有近40%的占有率,每年都有近60台的出货量。

其客户都是世界前十大封测工厂,比如国内的长电科技JCET,通富微TF,以及台湾的日月光半导体,这是非常了不起的成就。

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上海微电子的研发实力也不容小觑,在光刻机领域的专利申请量有近3000项。在国内半导体设备厂商的综合排名中,位居前五名。

但是在半导体制造中,最核心的其实属于前道光刻机,其在半导体制造成本里占30%之多,中芯国际向ASML购买的EUV极紫外线光刻机就属于前道光刻机,可用于生产7纳米工艺的芯片。

而上海微电子目前可以提供的最先进前道光刻机,只能用于生产280纳米,110纳米和90纳米工艺的芯片。从这方面讲,上海微电子与世界前三大光刻机生产商ASML,佳能Cannon和尼康Nikon的差距,是非常巨大的。

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除了上海微电子之外,中科院和华中科技大学都有对光刻机的研发,但这都停留在实验室的阶段,很难进入商用。

比如中科院号称开发出的“22纳米光刻机”,采用表面等离子技术,不同于EUV极紫外光技术,具有很大的缺陷,无法生产CPU和显卡GPU等电路非常复杂的芯片,这决定了,其无法进入商用领域。

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华中科技大学国家光电中心甘棕松团队,利用双光束超衍射的技术,开发出的光刻机,目前仅能用于微纳器件的三维制造,距离进行集成电路芯片制造,还有很多技术需要攻克,更别提进行成熟的商用芯片制造。

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由此我们可以看出,媒体上很多宣称打破国际封锁,开发出的几纳米光刻机,基本上距离商用都很遥远,有的甚至基于不同目的还偷换概念。

这从另一个侧面说明,上海微电子在国内光刻机领域,是唯一有希望进行更高端光刻机研发的企业,因此它的地位是无法替代的。

值得一提的是,从相关渠道了解到,上海微电子正在02专项的支持下,进行28纳米前道光刻机的研发,已经取得了很大的进展。从90纳米跨越到28纳米,如果能实现,也是一个了不起的进步,期待上海微电子的28纳米光刻机!


我国的光刻机处于低端的水平!

全球光刻技术市场如果按照高中低三个档次细分的话,荷兰ASML处于顶端,而日本的尼康和佳能位于中低端位置,而我国的光刻机只能抢夺低端市场份额。

1、我国能量产光刻机的制造商

我国光刻机系统制造商不少,各厂商中量产光刻机水平最高的是上海微电子,现阶段可以量产90nm制造工作的光刻机,剩下其他厂商如合肥芯硕、无锡影速等只能出200nm的光刻机。

这些厂商当中上海微电子成立于2002年,当前生产的光刻机主要应用于各类封装工艺需求(IC后道封装光刻机),以及LED制造(投影光刻机)等行业,整体市场份额还算不错,国内市场封装光刻机能占到80%的份额(虽然是低端领域)。

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2、上海微电子已攻破65nm工艺

90nm工艺对光刻机来说是一道坎,但跨过之后就很容易进发到65nm制造工艺。因此,现阶段的上海微电子已经完成了65nm制造工艺的研发,正在进行验证机型的试验。有消息称目前上海微电子正在攻关最新一道坎,也就是45nm工艺,但也有人称目前在研发28nm相关技术。

当然,突破65nm工艺还只是前期工作,想要达到量产的水平还需要一个不短的过程,希望今年能听到这方面的好消息。

3、人才和材料缺乏突破

我国光刻机水平低是事实,有些人可能会认为拖累我们技术进程是外国的封锁,但个人并不认同。真正阻碍我国在光刻机上快速发展的是人才的缺失,以及核心制造工业水平不够高。

目前国内高等院校这块培养的人才不够,很多学院出来的人愿意做半导体和工艺研发的很少,同时高校这块整体的教育水准也略低,和国外高等教育相比有很大差距。

同时,光刻机的核心设备涉及到光学领域的技术,一台光刻机就好像一个大号的单反,其核心部分就是镜头,一个高2m直径1m甚至更大的大型镜头,这样的设备我们目前无能为力。而ASML现在的光学系统就是由光学领域的著名企业蔡司提供,而再看看蔡司在EUV上技术专利都超过了ASML。

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因此,想要研发出高端的光刻机,我国需要突破的领域很多,除了自身的制造工艺外,还有制造光刻机相关的一系核心配件。

Lscssh科技官观点:

综合而言,我国光刻机现在整体就是处于低端水平,和领先的ASML至少有10年以上的差距,即便是和日本厂商相比也有很大差距,未来想要在光刻机上追上需要各方面努力,人才教育得跟上,配件材料同样得有新突破。


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中国光刻机生产落后,关键还是能够买进更先进的机器。如果西方国家实施制裁,禁止中国从西方进口,用不了几年,光刻机的生产就是赶不上他们,也不会与他们有大差距。成立中国企业基金会,中国银行联盟基金会,给中国的各类装备研发生产企业以年百亿级别的资金支持,派出国家院士团队全力支持研发,不愁一年两年搞不出来。

光刻机是一台机器,你可以不断分解这台机器,一直到各独立原件,尤其那些关键是几个部件,你会发现,做这个部件,要列出一大堆工艺设备技术,如同一棵树散出无数枝条和树叶,叶脉你就不要纠结了,就完善这些树枝和树叶就能把一万人累死!

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现在中芯可以做到28纳米,也是现在的主流机器,订单已经排期几年了,现在14纳米的也已经成功下线了,由于良品率太低,现在正在调试,明年肯定能批量生产了,然而这还不是我国最先进光刻,清华大学的双工台4nm光刻机早就完成了样机制造,现在也是在调试阶段,相信要不了多久就能听到好消息了。还有3nm的制程我们也参与研制,我们是主要出资方,看看这些谁能说我们未来不是光明的?

中国在光刻机制造方面是单干,荷兰阿斯麦光刻机是集中了很多发达国家的技术精华,也不是荷兰一个国家所能,所以中国能自主生产90纳米的光刻机,我认为中国很了不起了,中国加油!

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作为中国人,感觉真的不容易,所以的高科技,都要自己发展,中国需要的核心零件西方国家就都会限制,唯有靠中国人自己,别无他法,虽然处境这么恶劣,我依然庆幸自己是中国人,我骄傲,若干年以后,世界上就会只剩下中国和外国啦,时间应该不会太久,加油自己,加油中国人。

目前我国能生产光刻机的企业有5家,最先进的是上海微电子装备有限公司,光刻机量产的芯片工艺是90纳米,目前正在向65纳米迈进,而国外最先进的是5纳米,正在向3纳米迈进,这中间差了整整9个台阶,按每个台阶4~5年的差距,尚需40年的追赶。

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建议我们国家还是要坚持以经济发展为主,经济投入以基础设施、教育、高科技为首。别人有的我们一定要有并且还比别人更先进,别人没有的我们要真起有。别国的事情在没有对我国大的利益损失的情况下最好不管或少管。在保证国家安全情况下千万不要搞军备竞赛、更不要搞什么抗美援朝抗美援越。只要国民还忍耐25年,静心发展经济,我国国民产值达到年/50万亿(美元),超过美、欧总产值,那我国家就是大哥大,到时我们国家想怎么样调控世界就是我们说了算。

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术业有专攻,我们很多年前就开始了自研,花了大量钱和精力,但很多方面从基础教育等等都好像做不好这个,足球一样,西方高科技科技人员很淡定,很精致,他们个人综合素质也很好,很多人是在听着古典音乐时思考的,不一样思维模式。美国这种玩法不对。现在都是全球大分工大合作,而它是逆天行事,要逼中国的一个企业,要逼中国一个国家,从最基础的材料,从最基础的零件开始,做到包括高精密测量、高精度控制,以及各个高技术领域所有的事情,一个企业一个国家匹敌整个世界,超级大国如它自己也做不到,我们怎么做得到。这是赤裸裸的霸凌。中国应该强力反击,不惜付出任何代价。

光刻机的牛逼之处在于这家企业的匠心精神,经历了几代人的千锤百炼和技术上不断的沉淀,一步一步的形成今天的核心技术,不是一蹴而就,更不是砸钱砸出来的,一个基本的逻辑,如果砸钱可以,我们是不是能砸出个宇宙电梯?我们上百年的企业几乎空白,企业的平均寿命又是多少?

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光刻机我没看过原理,但是难度也就说如何做出那么细的光,光敏胶跪求日本好了。那么细的光只有聚焦而成,而且考虑步进的问题,必须有大光学镜头配合光源和步进电机,步进电机可以跪求美国和日本,还有德国。有电机就得有传动啊,导轨啊,传动和导轨能做吧,不能做去上吊好了,我也救不了中国。砸钱是能够砸出高端光刻机的,事实并不是这样的,高端光刻机和高端航空发动机、高端极精密数控机床等,涉及的领域很多,设计、材料、加工、工艺、检测、标准等等,这些都是靠人才、靠研究、技术积累,靠时间的投入,当然也要大量的资金。

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有人说的好:“钱不是万能的,但没有钱是万万不能的”,但是还有人说的一句话更有道理:“有钱能解决的问题都不是问题”,而芯片等领域恰恰是光有钱也不一定能解决问题的,否则为什么我们要花那么多钱钱去买,为什么华为宁可被罚了那么多钱也要美国的芯片,不会把这些钱投入自己造啊,关键是有钱也造不出啊!有些领域一不能逆向模仿,二不能弯道超车,三不是喊“口号”喊出来的,抓紧追赶才是正道。

中国只要不计成本,搞出高端光刻机是早晚的事,如果高端芯片也搞出来,自己的光刻机给自己的芯片厂商用,不用再进囗,国外芯片厂商卖不动芯片,自然不再买光刻机,逼迫荷兰光刻机厂商大亏损,甚至垮台,中国在世界就是真正的巨人了。赚钱就是自然的了。这事全世界只有中国能做,


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①跟ASML对比,相差了好几代的技术,5nm的;

②跟全球大多数的国家对比,我们已经胜了,因为我们有,虽然是90nm。

说实话,上网上多了,看ASML的新闻看多,还以为是全世界都有好像ASML这种顶级的光刻机企业。

但是,放眼全球,ASML就独此一家了。其他国家也有光刻机的企业,但是也不怎么先进了,甚至大部分的国家都没有半导体行业的了。我们国家有半导体行业,已经算是不容易了。

当然,我们还是要正视问题,目前如果外国企业想要卡脖子的话,还是可以卡住我们的脖子。

目前的光刻机中,最先进的是ASML的光刻机已经进入5nm的制程工艺。这真的太厉害了,这是目前全球最顶尖的水平了。ASML也是好几个国家一起砸钱烧出来的,以前很多企业一起攻克技术难关的,但是因为难度太高,费用太贵了,后来欧美几个国家砸钱进来了才把ASML砸了出来。

上海微电子的光刻机制程工艺为90nm,采用的是前几代的技术ArF的90nm,算是上世界的技术了。这个差距我们还是要承认的。

总结一下:那就是我们确实落后了别人超过20年的技术了,因为我们起步真的晚了。但是,起码我们在努力着。

而且,我们国家的半导体行业还有一段很长的路,光刻机只是其中的一方面,甚至是是一个环境,很重要但不是全部。


专业的内容我不知道。我只知道光刻机是芯片制造过程中非常重要的一步,光刻机就直接决定这芯片的质量,而我国作为几个最大的芯片消费国之一,每年进口的芯片都达到几万亿美元。2002年,光刻机被列入国家863重大科技攻关计划,由科技部和上海市共同推动成立上海微电子装备有限公司(SEMM)到现在2020年,真正意义上的从无到有,中国的光刻机开发公司只有一家 就是SEMM SEMM(上海微电子)计划2021年交付国家首台国产的28nm的immresion光刻机虽然和世界上最先进的ASML公司还有将就20年的差距,但扶大厦之将倾挽狂澜于既倒。

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毕竟中国想合作呀,人家带我们么?我们以前说造不不如买,放弃自主研发,融入全球化,别人吃肉我们喝汤。现在市场做大了,连汤也不让我们喝了,还幻想妥协么?造不如买,确实合情合理,打个比方,家里缺某样家具,我们首选肯定是到市场上去买,毕竟自己做不现实!

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然而残酷的现实告诉我们,市场上什么家具都有,可是人家就是吃定你造不出来,直接要天价或者直接不卖给你!怒了,怎么办?能怎么办!——走别人的路,让别人无路可走!我们想把全套产业链都建成么?一个产品缺少一两个技术,购买别人的技术成品多方便,现在投入巨资把别人犯过的错再犯一遍,走过的坑再走一遍,从头研究已经存在的技术是我们自己愿意的么。

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所以说光刻机这个东西,一百年也要搞出来,不然我们永远只能吃别人剩下的,蔡司是家德企镜头应该能拿到,深紫外光源比较难,但是没办法呀,跟核潜艇一样,这个东西必须有。芯片产业要一步一步来,如果2年时间就追平人家,那这个技术门槛也太低了,这七八年,从芯片设计(海思)到屏幕(京东方、华星光电等)再到存储(武汉的长存、合肥的长鑫),进步是有目共睹的,未来光刻机光刻胶也会跟上,产业链升级毕竟不能一口吃个胖子,最缺的就是时间。这种最关键的工程国家肯定会投入去搞,何况有ASML的成功,国内模仿难度就降低很多了。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图25对于光刻机来说,目前世界的老大是荷兰的ASML,而且基本处于垄断地位,高端市场只此一家,于是很大人就想当然的认为,光刻机技术含量太高,别人做不了,只有ASML能做,这种说法有一定的道理,但并非其他国家就做不了,主要没人去做高端市场还是因为没有市场的问题限制了!

ASML起源于荷兰菲利浦,这公司是家电大企业,曾经一条龙做终端产品、芯片、光刻机,一个完整的产业链。后来慢慢分工,结果芯片做没落了,光刻机却做到了巅峰。光刻机给人的映象就是一台上亿美元,这个看起来很牛,利润空间也很大。如此高利润,为何只有ASML一家独大,其他生产光刻机的企业包括佳能、尼康,中国的上海微电子等,怎么这些就只能涉及低端产业,就没能做出成绩来呢?

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图26其实光刻机这个行业相当的苦,全世界做芯片的也就几十家企业,高端的也就那么几家,光刻机一年的市场也就几十亿美元,客户少,稍不留神没有接到订单或者客户被竞争企业抢走了,面临的很可能就是巨额亏损!ASML能够保持今天的垄断地位,主要还是这家公司采用了一种全新的商业模式,与客户进行了捆绑,英特尔、三星、台积电等都是这家公司的大股东,然后他们当然就买自家的产品了,于是像佳能、尼康等企业一看,高端市场已经没有任何市场了,做出来又卖给谁呢?也就只能放弃了,所以大家都完全放弃了高端光刻机市场,只做中底端。

所以说,光刻机问题是别人技术上做不了吗?未必,是对手没法做,市场已经被人垄断了,做了卖不出去,做了也白做!

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图27但是今天中国面临一个严峻的问题,我们芯片被美国卡了脖子,我国也没有几家芯片封装企业,一下子搞得中兴连芯片都没有了,还闹了一段时间恐慌,虽然之后这样的的限制在我国企业付出很大代价后解除了,但发展自己的芯片产业成为一种必然,尤其是高端芯片!但如果有一天ASML不卖光刻机了呢?

一方面我们有自己的光刻机企业,但走的也是低端路线,实力不强,因为我国芯片本来就是大量进口,而现在我国企业和政府都大量的砸钱,希望在近些年尽快将芯片追上来,能够满足自给自足!而已中国的眼光,尤其是华为,他们不会看不到未来光刻机被卡脖子的一天?我相信这一天一定会来,因此我国恐怕现在已经开始砸钱,在发展芯片的同时,也希望用钱将光刻机一并砸出来,这是很有可能的。

光刻机的壁垒更多的其实不是技术,而是市场的需求,是商业模式的垄断,一旦舍得投入,我相信光刻机也不是难事!就像看20年我国所有的领域都落后,但今天一看,真要去做,基本都成了,甚至比西方做得更好,相信光刻机也是一样!


目前来看,我国自研的光刻机还依然处于制程工艺为90纳米的水准。

这个水准的光刻机,隶属于第四代步进扫描式光刻机,采用的是波长为193纳米的,深紫外光ArF光源,其制程工艺在135纳米-65纳米之间。

与浸没式光刻机相比差半代,与EUV光刻机相比差一代。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图28

国内这型制程工艺在90纳米的光刻机,也就是由上海微电子生产的SSX-600/20型光刻机。

该光刻机采用了四倍缩小物镜,自适应调焦调平技术,六自由度工件台掩膜台技术,可以适应8寸或者12寸的晶圆。

也就是说,目前国内最先进的光刻机,也只能达到90纳米的制程工艺,不过经过多次曝光之后,估计制程工艺还会进一步缩小。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图29

而国际上最先进的,制程工艺最低的,就是ASML集成的EUV光刻机。该光刻机的制程工艺已经达到了7纳米,采用了波长为13.5纳米的EUV光源;镀了近百层钼和硅制成薄膜的反射镜,而薄膜的粗糙度控制在零点几纳米级别;还有运动精度误差控制在1.8纳米的双工件台。以上只是EUV光刻机,最为重要的三大部件。而一整台EUV光刻机是由10万多个零部件,且还要经过工程师上百万次的调试,才可以交付使用。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图30

想象一下10万多个零部件是什么概念。

一般的家用小轿车只有2万多个零部件。

一架波音737NG约有50多万个部件。

可想而知,组装一台光刻机的难度有多大。当然了,不仅仅是组装完成之后就完事了,还对装配的精度要求相当的高。

而要制造出EUV光刻机,就要在光源,反射镜,双工件台这三大技术上取得突破。而这三大件也是,在光刻机中制造难度最大的。只要解决了这三大部件,EUV光刻机剩下的部分就没那么难了。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图31

目前来说,光源,双工件台,反射镜都有企业在研发。只不过,想要达到适合EUV光刻机使用的标准,还有一段要走,对于科学研究来说,万万是急不得的。毕竟ASML生产的EUV光刻机,是集合了美,日,德,英,欧的最尖端科技。仅凭一国,想要将以上的尖端科技全部握在手中的话,那难度有多大是可以想象的。

国内研发双工件台的主要就是华卓精科。

研发光源有科益虹源,福晶科技。

研发反射镜的有奥普光电,国望光学。

研究浸没系统的有启尔机电。

研究光刻胶的有容大感光,南大光电。

以上就是国内正在研究光刻机各种部件的企业,而集成的话有上海微电子。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图32

隔着一代的差距,是需要时间和持续的投入做基础的。也只有等到国内与光刻机制造相关的技术突破后,各种部件的制造才有了突破的希望。

现阶段就是深耕细作的时期,事已至此,抱怨无用,想法赶上,赢得未来。

目前来看,90纳米制程工艺的光刻机,基本上可以满足工业芯片的生产需求,暂时不需要担心。而高端芯片也只是在手机,电脑上使用的比较广泛,对工业,军工的影响不大。完全可以等到国产EUV光刻机完成之后,再发力。


关于国产光刻机目前处于什么水平,网上的各种消息让人搞的有点乱。一边有人说我们的光刻机仍然处于90nm水平,一边又有人说我们的光刻机已经处于5nm水平了,国产光刻机究竟什么水平?

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图33

国产光刻机目前什么水平

关于这个90nm和5nm水平,大部分是混淆了两个机器,虽然这两个机器名字只有一字之差,但是它所代表的意义就大不相同。

国产光刻机水平:目前是90nm水平,其它更加先进的仍旧处于实验室阶段,想要实现商用还需要很长一段时间。

2018年时中科院的“超分辨光刻装备研制”通过验收,它的光刻分辨力达到22nm,结合双重曝光技术后,未来还可用于制造10nm级别的芯片。

但是这也是仅仅处于实验室阶段,也就是想要真正的投入商用还是需要很长一段时间。

国产蚀刻机水平:中微半导体做的蚀刻机已经达到了5nm水平,也得到了台积电的相关认证,可以说是非常领先的。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图34

这里大部分人就是混淆了这个光刻机和蚀刻机两个概念,虽然它们只有一字之差,但是意义却大不相同。全球能做顶级蚀刻机的有好几家,而能做最顶级光刻机的只有荷兰的ASML一家。

光刻机和蚀刻机

在芯片生产过程中,光刻机相当于在一块晶圆上复印了一张画的图案(也就是芯片内部电路图的图案)而蚀刻机作用就是把光刻机复印的图案进行雕刻。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图35

相比于光刻机,蚀刻机的地位并不是非常的重要,因为全球范围能做顶级蚀刻机的有好几家厂商,能做顶级光刻机的只有ASML一家独大。佳能和尼康也可以做光刻机,但是与ASML根本不是一个级别的。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图36

可以说在芯片生产过程中,光刻机相当于一个人体的头部起着控制作用,而蚀刻机只能说是人体的四肢。脑部有选择性,它可以不用你这个四肢,也就是换用其它家的顶级蚀刻机,而光刻机就独此一家。

能不能拆解复制光刻机

笔者前段时间在刷短视频时,刷到了三星西安工厂订购的ASML光刻机在西安国际机场进行卸货,下面都在评论说直接给它扣下来用于拆解复制。

其实这是一个非常愚蠢至极想法,它不仅仅影响的我们国家的国际影响,也让其它国家不再敢和我们进行合作。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图37

并且三星西安工厂主要是生产内存颗粒,它用的光刻机并不是荷兰ASML生产的顶级光刻机,扣下来也做不了顶级芯片。也可以这么去说,就算你把它扣下来,虽然机器在我们手上,但是和废铁并没有什么两样。

这种机器都安装了各种保护,高精度的电子陀螺仪,一旦机器出现移动以及有拆解动作就会远程自动锁机。想要解锁只能去找厂商人员进行解决,也需要重新调试。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图38

这一点在一些高端进口机床上也是如此,机器想要移动位置,必须提前进行报备,由厂家工程师进行解决。如果自己未经厂商允许移动了位置,只会是被锁机。

结语

光刻机所需要的核心部件都是全球顶级厂商提供,这些部件很多我们国内水平是达不到的。例如光刻机的镜头,是由德国的蔡司公司提供,需要经过几十年甚至上百年的技术积累沉淀。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图39

而我们在光刻机领域仍需要进行努力,加大科研投入,重视人才,集体合心,仍旧会取得重要突破。

这里也要说一下,并不是90nm光刻机就什么也用不了。很多芯片仍旧需要它来进行加工,例如手机上的蓝牙芯片、射频芯片、功放芯片、电源管理芯片等,以及日常所用的路由器芯片、各种电器驱动芯片等需要用到这种光刻机。

以上就是笔者对于本问题解答,如果您认同我的解答,欢迎您的关注!


光刻机是什么?

光刻机是制造微机电、光电、二极体大规模集成电路的关键设备。光刻机可以分钟两种,分别是模板和图样大小一致的contact aligner,曝光时模板紧贴芯片;第二是类似投影机原理的stepper,获得比模板更小的曝光图样。

曝光机在晶圆制作过程中,主要是利用紫外线通过模板去除晶圆表面的保护膜的设备。

一个晶圆可以制作出数十个集成电路,根据模版光刻机分为两种:模版和晶圆大小一样,模版不动。第二种是模版和集成电路大小一样,模版随光刻机聚焦部分移动。其中模版随光刻机移动的方式,模版相对曝光机中心位置不变,始终利用聚焦镜头中心部分能得到更高的精度。目前,这种方式是主流方式。因此,光刻机对于集成电路的生产非常重要。

目前全球能够制造和维护需要高度的光学和电子工业基础技术的厂家,全世界只有少数厂家掌握光刻机技术。例如ASML、尼康、佳能、欧泰克、上海微电子装备、SUSS、ABM,Inc等。因此,光刻机的价格昂贵,通常在3千万到5亿美元。

中国目前做光刻机的主要有上海微电子装备有限公司、中子科技集团公司第四十五研究所国电、合肥芯硕半导体有限公司、先腾光电科技、无锡影速半导体科技。其中,上海微电子装备有限公司已经量产的是90纳米,这是在中国最领先的技术。其国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项“的65nm光刻机研制,目前正在进行整机考核。

对于光刻机技术来说,90纳米是一个技术台阶;45纳米是一个技术台阶;22纳米是一个技术台阶……90 纳米的技术升级到65纳米不难,但是45纳米要比65纳米难多了。

路要一步一步走,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。目前主流的是45纳米,而32纳米和28纳米的都需要深紫外光刻机上面改进升级。

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。

有种说法是,国外的高端光刻机对大陆禁售。目前,荷兰的ASML则拥有全球晶圆厂光刻机设备高达8成的市场份额,在干式曝光机、浸润式光刻机,EUV(极紫外线光刻机)的市场几乎处于独霸地位,台积电、三星、英特尔等国际半导体巨头都是其客户。但是,据传闻,中国只能买到ASML的中低端机。

去年年底,有消息传出,ASML中国区总裁金泳璇在接受媒体(DIGITIMES)采访时正式澄清,ASML对大陆晶圆厂与国际客户一视同仁,只要客户下单,EUV要进口到中国完全没有任何问题。在交期方面,所有客户也都完全一致,从下单到正式交货,均为21个月。

他还透露,目前已有大陆晶圆厂巨头与ASML展开7纳米工艺制程的EUV订单洽谈,2019年大陆首台EUV可望落地。

至于消息能够为真,还要看未来两年中国晶圆市场的发展。


光刻机是生产制造芯片的关键设备,是利用光刻机发出的紫外光源通过具有图形的光罩对涂有光刻胶的硅片曝光,使光刻胶性质变化、达到图形刻印在硅片上形成电子线路图。

一、我国在光刻机制造行业里的位置。

光刻是最重要的制造芯片工艺技术;光源是光刻机的核心、光刻机首先取决于光源的波长;镜头是核心部分。这三者技术先进程度、直接影响到芯片工艺和芯片性能。而这正是我国在光刻机制造技术上的弱项。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图40

世界目前光刻机生产水平可分三个梯队,第一梯队:美国英特尔、荷兰的ASML、第二梯队:台积电、三星、日本的尼康、佳能。

虽然中国目前高端芯片并不落后,但在性能和成本结合上没能跟上高端芯片商业量产需要。所以,在高端光刻机生产制造上,以0.7nm为一个级数、从技术工艺和市场份额上看,我国堪称是第三梯队水平。

二、我国光刻机发展起步较早,基础并不薄弱。

我国1958年中科院拉出了第一根硅单晶、即今天的硅晶圆,1965年中国研制出了65型接触式光刻机,1977年GK一3半自动光刻机诞生,1980年清华大学研制出第四代分布式投影光刻机、精度达到了3微米、已接近国际主流水平,仅次于美国。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图41

本来我们可以和ASML在EUV光刻机技术上一争雄长,但现在落伍并被拉开了距离,原因多种、但路径选择上重视不够肯定是重大因素。

如:出身于中科院计算机所的柳传志应说离光刻机和芯片最近,1984年联想成立后却最后选择了贸工技路线,最后成了PC生产者和供应商。而台积电的张忠谋虽是机械系出身,看准了半导体优势,开创了半导体代工行业、做成了行业翘楚之一。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图42

三、我国光刻机现状。

当今ASML的EUV光刻机已能用13.5nm极紫外光制程7nm、甚至5nm以下的芯片。而我国主要还是采用深紫外光的193nm制程工艺。如上海微电子装备公司(CMEE)制程90nm工艺的光刻机,相当于2004年奔腾四处理器的水平。

即使中芯国际采用先进技术,也是刚掌握12nm工艺、正在研发10nm工艺,而台积电7nm早已量产、正在开发5nm芯片制程工艺。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图43

在市场份额上、台积电占有了市场份额50%,而中芯国际的市场份额只是台积电的十分之一。

虽然我们也可以用DUV光刻机通过多重曝光和刻蚀方法提升芯片至7nm性能,但成本巨大、良率较低、难以商业化量产。所以差距是明显的。

四、我国光刻机制造、正瞄准目标奋力直追。

EUV光刻机最大特色是高技术的系统性和精密性。光源计量控制、物料设置运作精度、透镜的精密加工、环境精度控制等等,都系统集成了众多高科技技术,是所有半导体生产制造设备中技术含量最高的。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图44

我们为弥补生产高端芯片所需光刻机技术的短板,巳加大了对半导体工业的政策扶持力度。争取在各项先进技术上集中资源联合攻关,集众家之长对重要的生产工艺和设备研发突破。

相信待以时日,我们也一定会拥有完全自主产权的顶级光刻机。用它来制造在5G时代、工业互联网时代所需要的各类高端芯片。


    我国的光刻机技术仍然处于低端水平,上海微电子的光刻机代表我国光刻机的最高水平,制程工艺为90nm,而ASML的光刻机已经进入5nm的制程工艺,我国的高端光刻机全部依靠进口。下文具体说一说。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图26

    光刻机的“技术壁垒”

    光刻机的技术门槛极高,可以说是集人类智慧大成的产物。

    ASML的光刻机超过90%的零件向外采购,整个设备采用了全世界上最先进的技术,是多个国家共同努力的结果,比如德国的光学设备和精密机械,美国的计量设备和光源设备。一台7nm EUV光刻机包含了5万多个零件,13个系统,需要把误差分散到这个13个子系统中,所以每个配件必须得非常精准。

    最关键的是生产光刻机所需的关键零件,对我国是禁运的,所以制约了我国光刻机技术的发展。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图27

    ASML的光刻机

    目前,全球光刻机领域的龙头老大是荷兰的ASML,占领了80%的市场,日本的尼康和佳能已经被ASML完全击败。最先进的EUV光刻机,只有ASML能够生产。大家所使用的的手机的处理器、电脑的CPU,大部分是ASML的光刻机制造出来的。

    ASML的7nm EUV光刻机已经非常成熟,华为的麒麟980处理器、苹果的A12处理器、高通的骁龙855处理器均是有台积电代工使用ASML的7nm 光刻机生产的。据说,ASML已经开始生产5nm制程的光刻机。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图45

    我国的光刻机

    我国光刻机领域的龙头企业是上海微电子装备有限公司(SMEE),可以稳定生产90nm制程工艺的光刻机,并且占领了国内80%的光刻机市场,上海微电子正在研制65nm制程的光刻机。

    根据我国重大专项计划提出,在2020年实现22nm制程的光刻机。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图46


    总之,相比德国、日本、美国我国的芯片制造以及超精密的机械制造方面有一定的差距,同时国外对我国的“技术封锁”,关键零件“禁运”相比ASML最新的EUV 7nm光刻机,我国的光刻机仍然有很大的差距。


先来介绍什么是光刻机。光刻机(Mask Aligner) 又名:掩模对准曝光机。在生产芯片过程中,由于集成电路很细,就比如麒麟980芯片是7nm工艺的,就代表该芯片中电路宽度为7nm,并且电路数量动辄几亿甚至几十亿条,显然不能用机械雕刻,这就需要用“光”来雕刻电路,这就是光刻机的用途。

为了达到目的,科学家在金属上覆盖上一层光刻胶,然后利用光刻机去照射,那些被光线照射到的光刻胶就消失了,然后再用化学物质腐蚀,那么电路的形状就出来了。可见,光刻机在芯片、电路板的生产过程中多么重要。

正是因为光刻机的精度高、技术要求高,光刻机的价格一直居高不下,动辄几千万美元。更可气的是最先进的光刻机美国不卖给中国,这也是为什么国内芯片达不到高精度,连生产工具都掌握在别的国家手里,生产出的芯片还能比得过别的国家吗?

非常遗憾的是,现在国内的光刻机还处于起步阶段,水平落后世界很多。目前国内能够量产的光刻机只能够光刻90nm的大规模集成电路,跟最先进7nm的设备差距可以说是极大的。

就在上周四新华社发文称,国家重大科研装备研制项目——“超分辨光刻装备研制”在成都成功通过专家组验收。报道称该设备是世界上首台用紫外光源实现了22纳米分辨率的光刻机。笔者也有幸去了中科院光电所旁听此次验收会,写了报道,还算熟悉,无法苟同一些漫无边际的瞎扯。

中科院研发的这台光刻机并不能用来CPU,只能用在一些技术要求较低的场景。在验收会上有记者问:该光刻设备能不能打破国外芯片的垄断?光电所专家回答说,光刻机用于芯片需要还攻克大量技术难题,目前距离还很遥远。

从目前来看,中国是有能力研发光刻机的,也成功量产了许多。但是要和最先进的光刻机比,国内还相差甚远。不过我们也不需要为之担忧,在这方面中国本来起步就晚,现在比不过欧美国家也是正常的。都是相信在不久的将来,光刻机这一难题终将被攻克!


日前(2020/05/14),全球芯片制造设备巨头阿斯麦(ASML))公司与无锡高新区签署战略合作协议。原以为这是引领核心技术产业发展的一面旗帜?但只是一场美丽的误会,ASML只是在无锡升级光刻设备技术服务基地。

1、目前咱们光刻机的水平?

若设备进口不算,还停留在实验室阶段的也不算,实际上代表国产光刻机最高水平的目前还仍是上海微电子的90nm制程工艺。

那为什么会有人认为咱们光刻机已经进入了22nm时代?甚至说5nm工艺?

其实是误解。关于5nm的说法其实是刻蚀机技术,并非光刻机。早在2018年的时候,中微半导体就宣布掌握了5nm刻蚀机技术,还通过了台积电5nm工艺校验。

但是,光刻机国产化进程显然要比刻蚀机要缓慢太多!22nm时代至多是踏入了半只脚。

2018年11月,中科院光电所经过7年研发,成功验收了“超分辨光刻装备项目”。据悉,这是世界上首台分辨力最高的紫外超分辨光刻装备,能够实现22nm光刻工艺。

4月份上海微电子也宣布实现了22nm光刻机的研发突破。但就没有透露其它的细节信息。这样也只能是用“停留”在试验室来定论了,毕竟目前看来光刻机22nm节点离商业化落地还较远,短时间内无法迅速落地并进行生产。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图47

2、与巨头们相比,差距还仍要坦诚相认。

台积电5nm已经做好了下半年进入全面量产的准备,近日也披露了3nm的细节,3nm制程或明年试产;三星也已成功研发出首个基于GAAFET的3nm制程,预计2022年开启量产。

而,2019年中芯国际成功实现第一代14纳米FinFET工艺量产,前段时间中芯国际代工麒麟710A的事情还稍有热度。

但是,中芯国际目前最先进14nm FinFET工艺不是自主技术,需依赖进口。而且,这制程节点落后少说还是5~6年时间。

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图48

3、国产光刻机的未来。

台积电、三星也高度依赖ASML光刻机,但咱们的情况有所不同。

早在2018年,中芯国际就向ASML订购一台EUV光刻机,预期2019年交付。但却屡招到阻拦,迟迟未到货。今年3月中芯国际深圳厂区曾到货一台荷兰进口大型光刻机,也只不过是常规设备,并非极紫外光刻机。

恰恰的是,国内半导体设备厂商想要实现技术突破,还得是靠自我努力做技术积累,绕过巨头们先前留下的层层技术专利,以及美国商务部的各类清单管制。


如果荷兰AMSL的光刻机是一流标准,日本的东芝是二流水平,则中国的光刻机应当在世界三流向二流过渡的水平。因为目前已透露的信息显示14nm芯片制造需要的光刻机已在试制中,28nm的光刻机已制造完成………正在调整完善中。


感谢您的阅读!

我们看一张图,就知道我们和世界领先的光刻机,差在哪里了:

  • 上海微电子,光刻机为90nm的ArF,使用波长193nm的激光成像技术。
  • ASML这个目前代表世界最先进水平的企业,目前的光刻机是7nm EUV,使用波长为13.5纳米的极紫外光(EUV)!

中国目前光刻机处于怎样的水平?插图49

这种水平的差异是不是很无奈!可是,这是没有办法的事情,ASML它就是这么强?它为什么这么厉害?!

  • ASML的技术来自世界各地,它有美国的光栅,德国蔡司的镜片等等技术的结合,可以说,ASML的光刻机包揽了世界最先进技术。
    中国目前光刻机处于怎样的水平?插图50
  • ASML本身就是从飞利浦独立出来的公司,可以说人才济济,而且受到飞利浦的支持,
  • ASML的专利申请量众多,甚至排在世界前列。
  • 作模式独特,ASML规定,你想购买我的产品必须对我进行投资,这样才能拥有对于ASML产品的优先提货权!所以,ASML获得了大量的资金支持,从合作伙伴那里还可以获得技术支持!三星,英特尔,台积电,海力士等等都是它的股东!

可是,我国在这方面却受到了制约,不仅仅ASML不向我国出售光刻机,就算中芯订购了一台,可是“大火”似乎会让这台机器延期!更为主要的是:美国为首的国家制定的《瓦森纳协定》,时刻对我们有影响!

好消息是:经过近7年艰苦攻关,中国科学院光电技术研究所,使用365纳米波长的光即可生产22nm的工艺的芯片,并且通过高深宽比刻蚀、多重曝光等工艺手段可以实现10nm以下的芯片生产。
中国目前光刻机处于怎样的水平?插图51

可以说这方面的成绩,可以为未来打破ASML在光刻机的垄断做准备,它不但使用了波长更长紫外光,而且成本更低,为未来我们芯片发展奠定了基础!

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