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中科大教授评价国产光刻机:5nm光刻机,零件太多,中国做不出来

2024-10-12科技

前沿导读

中科大物理学教授朱士尧发表了自己对于中国国产光刻机的看法,他表示,对于5nm制程的光刻机来说,全世界不只是中国,美国也造不出来,中国现阶段是不可能可以造的出来的。

光刻机是一个国家在制造设备领域整体实力的表现,从整体实力来说,我们跟发达国家还有很多年的差距。

光刻机涉及到太多的学科和基础性的东西,荷兰的ASML也是结合了几十个国家在这方面的工艺,用最顶级的技术和工艺集成起来的,最后在荷兰组装起来。

中国目前还做不到,说能做到的,一定是不懂的人在吹牛。当然了,对于这种技术问题来说,我们在将来会慢慢的来解决。

国产光刻机的实力

目前来说,除了我国上个月在国家平台公布的氟化氩光刻机之外,并没有其他更先进的设备公布。这也就表明,如果是用国产技术、国产供应链打造的光刻机设备,193nm波长、分辨率≤65nm的氟化氩光刻机,就是目前中国技术最先进的设备。

朱士尧教授曾经在网络上面表达了自己对于国产光刻机的看法,但是很多人歪曲了朱教授的意思,都认为朱教授说中国造不出光刻机这句话,指的是中国造不出光刻机这种设备,哪怕连几十年前最基础的设备也造不出来。

但是朱教授针对的是5nm制程的光刻机,也就是13.5nm波长的EUV光刻机,这种技术水平的产品,全世界只有荷兰的ASML可以通过整合全球的供应链,组装完成,美国和中国都做不到。

我们先来谈论国产光刻机的水平:

  • 193nm波长
  • 分辨率≤65nm
  • 套刻精度≤8nm
  • 193nm的波长,表明这款光刻机是DUV技术。DUV技术分为干式和浸润式,浸润式在套刻精度足够高的情况下,可以通过多曝光的技术实现7nm制程的芯片制造。

    分辨率≤65nm,可以制造55nm制程的芯片。

    但是我国国产光刻机的套刻精度≤8nm,在最极限的情况下可以通过多曝光制造40nm制程的芯片,与浸润式光刻机的制造水平完全不相符,所以我们的国产光刻机属于干式的DUV技术。

    193nm波长的干式DUV光刻机,这个设备的技术体系最早出现在1999年,被大面积商用也是在千禧年之后的一段时间内,随后台积电的林本坚开创了浸润式技术,将光刻机的发展带入了下个阶段。

    多年之后,美国的公司在光源上面采用了极紫外线技术,一次曝光就可以制造7nm制程的芯片,光刻机的发展进入了EUV领域。

    光刻机技术的格局

    对于EUV光刻机来说,零部件供应商的要求标准都是非常严格的。内部的镜头部分,都是由德国蔡司独家供应。连美国、日本的一些主攻镜头技术的企业,都没有资格将蔡司的镜头替换掉。

    所以朱教授说,中国和美国都造不出来5nm制程的光刻机,这句话并没有什么错误。

    当然了,如果没有蔡司的镜头,美国大可以用本土企业的镜头进行代替,但是更换了供应商,设备的性能、效率以及产品的良品率就没有了保障。一台没办法保证产品良品率的光刻机设备,基本就相当于废铁差不多,唯一的用处就是拆开之后,对内部的元器件进行技术拆解。

    在国产光刻机这边,长春光机所已经掌握了一些EUV技术的曝光工艺,在光源上面有了技术突破。但是EUV光刻机光有光源的曝光台不行,还需要其他高水平的零部件拼装起来,形成一整套的技术设备。

    EUV光刻机最难的不是每个环节的技术突破,而是将所有的环节、所有的零部件整合起来之后,设备的工作效率、良品率、与其他设备的协同性,都是存疑的。光有一台EUV光刻机,确实可以将晶圆打磨出来,但是打磨出来之后,就需要用刻蚀机来进行最后一步的处理。

    经过光刻之后的芯片,需要用化学品或者等离子体去除掉不需要的部分,这个工序占芯片制造30%左右的时间,而且对于芯片良品率的提升至关重要。

    刻蚀技术所用到的材料,因各企业性质的不同,所以也会存在极大的差异。

    如果刻蚀技术所需要的清洗液存在不兼容的情况,那么就无法交付给刻蚀机进行清洗的环节,也就无法在晶圆被光刻之后,去除晶圆上面多余的那一部分。对于这种没有被刻蚀机进行加工过的芯片,属于不合格的产品,根本不能放在其他设备上面进行使用。

    中微半导体的董事长尹志尧曾经在访谈中表示,芯片的制程工艺到达了5nm、3nm这个阶段,光刻机已经不是整个环节当中最唯一的设备了,后续的制造需要高水平的刻蚀机参与进来,这样才可以提升芯片的良品率,以此来保证光刻机打磨出来的芯片是可以用的。

    中国在刻蚀机上面已经形成了自己的一套技术壁垒,并且由中国中微半导体出品的刻蚀机设备,已经交付给了台积电等相关企业。

    现在国内,已经在EUV光源技术上面有了自己的一套技术理念,剩下的就是要解决光刻机的零部件供应问题。如果要是选择采用国产供应链体系来打造先进的光刻机设备,这个工程量相当庞大,研发的周期完全就是不可预知的。