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中科大教授評價國產光刻機:5nm光刻機,零件太多,中國做不出來

2024-10-12科技

前沿導讀

中科大物理學教授朱士堯發表了自己對於中國國產光刻機的看法,他表示,對於5nm制程的光刻機來說,全世界不只是中國,美國也造不出來,中國現階段是不可能可以造的出來的。

光刻機是一個國家在制造器材領域整體實力的表現,從整體實力來說,我們跟已開發國家還有很多年的差距。

光刻機涉及到太多的學科和基礎性的東西,荷蘭的ASML也是結合了幾十個國家在這方面的工藝,用最頂級的技術和工藝整合起來的,最後在荷蘭組裝起來。

中國目前還做不到,說能做到的,一定是不懂的人在吹牛。當然了,對於這種技術問題來說,我們在將來會慢慢的來解決。

國產光刻機的實力

目前來說,除了中國上個月在國家平台公布的氟化氬光刻機之外,並沒有其他更先進的器材公布。這也就表明,如果是用國產技術、國產供應鏈打造的光刻機器材,193nm波長、分辨率≤65nm的氟化氬光刻機,就是目前中國技術最先進的器材。

朱士堯教授曾經在網絡上面表達了自己對於國產光刻機的看法,但是很多人歪曲了朱教授的意思,都認為朱教授說中國造不出光刻機這句話,指的是中國造不出光刻機這種器材,哪怕連幾十年前最基礎的器材也造不出來。

但是朱教授針對的是5nm制程的光刻機,也就是13.5nm波長的EUV光刻機,這種技術水平的產品,全世界只有荷蘭的ASML可以透過整合全球的供應鏈,組裝完成,美國和中國都做不到。

我們先來談論國產光刻機的水平:

  • 193nm波長
  • 分辨率≤65nm
  • 套刻精度≤8nm
  • 193nm的波長,表明這款光刻機是DUV技術。DUV技術分為幹式和浸潤式,浸潤式在套刻精度足夠高的情況下,可以透過多曝光的技術實作7nm制程的芯片制造。

    分辨率≤65nm,可以制造55nm制程的芯片。

    但是中國國產光刻機的套刻精度≤8nm,在最極限的情況下可以透過多曝光制造40nm制程的芯片,與浸潤式光刻機的制造水平完全不相符,所以我們的國產光刻機屬於幹式的DUV技術。

    193nm波長的幹式DUV光刻機,這個器材的技術體系最早出現在1999年,被大面積商用也是在千禧年之後的一段時間內,隨後台積電的林本堅開創了浸潤式技術,將光刻機的發展帶入了下個階段。

    多年之後,美國的公司在光源上面采用了極紫外線技術,一次曝光就可以制造7nm制程的芯片,光刻機的發展進入了EUV領域。

    光刻機技術的格局

    對於EUV光刻機來說,零部件供應商的要求標準都是非常嚴格的。內部的鏡頭部份,都是由德國蔡司獨家供應。連美國、日本的一些主攻鏡頭技術的企業,都沒有資格將蔡司的鏡頭替換掉。

    所以朱教授說,中國和美國都造不出來5nm制程的光刻機,這句話並沒有什麽錯誤。

    當然了,如果沒有蔡司的鏡頭,美國大可以用本土企業的鏡頭進行代替,但是更換了供應商,器材的效能、效率以及產品的良品率就沒有了保障。一台沒辦法保證產品良品率的光刻機器材,基本就相當於廢鐵差不多,唯一的用處就是拆開之後,對內部的元器件進行技術拆解。

    在國產光刻機這邊,長春光機所已經掌握了一些EUV技術的曝光工藝,在光源上面有了技術突破。但是EUV光刻機光有光源的曝光台不行,還需要其他高水平的零部件拼裝起來,形成一整套的技術器材。

    EUV光刻機最難的不是每個環節的技術突破,而是將所有的環節、所有的零部件整合起來之後,器材的工作效率、良品率、與其他器材的協同性,都是存疑的。光有一台EUV光刻機,確實可以將晶圓打磨出來,但是打磨出來之後,就需要用刻蝕機來進行最後一步的處理。

    經過光刻之後的芯片,需要用化學品或者等離子體去除掉不需要的部份,這個工序占芯片制造30%左右的時間,而且對於芯片良品率的提升至關重要。

    刻蝕技術所用到的材料,因各企業性質的不同,所以也會存在極大的差異。

    如果刻蝕技術所需要的清洗液存在不相容的情況,那麽就無法交付給刻蝕機進行清洗的環節,也就無法在晶圓被光刻之後,去除晶圓上面多余的那一部份。對於這種沒有被刻蝕機進行加工過的芯片,屬於不合格的產品,根本不能放在其他器材上面進行使用。

    中微半導體的董事長尹誌堯曾經在訪談中表示,芯片的制程工藝到達了5nm、3nm這個階段,光刻機已經不是整個環節當中最唯一的器材了,後續的制造需要高水平的刻蝕機參與進來,這樣才可以提升芯片的良品率,以此來保證光刻機打磨出來的芯片是可以用的。

    中國在刻蝕機上面已經形成了自己的一套技術壁壘,並且由中國中微半導體出品的刻蝕機器材,已經交付給了台積電等相關企業。

    現在國內,已經在EUV光源技術上面有了自己的一套技術理念,剩下的就是要解決光刻機的零部件供應問題。如果要是選擇采用國產供應鏈體系來打造先進的光刻機器材,這個工程量相當龐大,研發的周期完全就是不可預知的。