国产光刻机任重道远。“即使你给图纸,你也做不出一个光刻机。”“就算全国都发展半导体制造,也很难成功。”ASML掌门人、TSMC创始人张忠谋在过去两三年里不止一次公开表示,中国大陆自己无法成功制造光刻机。实际上,严格来说,位于荷兰的ASML公司(ASML)是世界上唯一一家可以生产光刻机的公司,但它只是一家组装公司。大量核心技术来自美国,在ASML的供应链中也有中国公司,如傅晶科技和沃尔特天然气公司。实际上,在光刻机成品方面,上海微电子自2002年成立以来,一直牢牢扎根于低端光刻机市场,90nm及以下工艺的产品一直在稳步出货。公开数据显示,2018年上海微电子出货量约为50-60台,约占大陆市场的80%。所以,以上两人的论断要加上一个前提条件,那就是“先进制造工艺”的光刻机。我们常说的高级芯片是指生产工艺小于28nm的芯片,也就是28\14\7\5\3nm的工艺。这次上海微电子在光刻机举行首个2.5D/3D高级封装交付仪式,标志着中国首个2.5D/3D高级封装在光刻机正式交付给客户,但对于我们目前的卡顿芯片制造来说,只是暗夜中的烛光。“1”和“0”的故事虽然近年来“光刻机”屡见报端,但很少有人提到光刻机主要分为“前路、后路、面板”三类。卡脖子的是前路光刻机,这次上海微电子发布了光刻机。如果把芯片制造比作食品生产,前面的路就是“食品”本身,后面的路就是包装袋。面板制造属于平时想不起来的“调味品”,但它的缺失会直接打击消费者的味蕾,给数字生活调味,因为面板是C端用户最“触手可及”的。因为没有驱动芯片,无论是前端还是后端芯片,C端用户都很难对芯片性能有直观的体验。但是,无论包装和调味品对食品有多重要,如果没有“食品”本身,它的价值就是“0”。所以要想充分体现后通道和面板芯片的价值,首先要有性能优异的前通道芯片。在以前的光刻机制造中,其实光刻机并不是按照“NM”的个数来分类的,而是按照光源的波长来分为436nm光源的“g线光刻机”;具有365纳米光源的“I线掩模对准器”;具有248纳米光源的“KrF掩模对准器”;193nm深紫外光源的“DUV光刻机”;以及13.5nm极紫外光源的“EUV光刻机”,也是目前卡脖子的主打产品。目前上海微电子的产品技术已经触及ArF技术和相应的光刻胶。目前,国内公司如上海新阳、通成新材料、南大光电、景瑞股份有限公司等都已开展研发和生产。其中,南大光电旗下的ArF光刻胶已于2020年底顺利通过客户验证,是国内首个通过产品验证的国产光刻胶。
1、大族激光(002008):2020年6月17日公司在互动平台称:公司在研光刻机项目分辨率3- 5μm,主要聚焦在分立器件、LED等领域的应用,今年有望实现小批量销售。 2、张江高科(600895):公司在互动平台表示,上海张江浩成创业投资有限公司2016年投资了 上海微电子装备有限公司22,345万元,投资比例为10.779%。 3、晶方科技(603005):公司在互动平台表示,荷兰光刻机制造商ASML为公司参与并购的荷兰 Anteryon公司的最主要客户之一。Anteryon为全球同时拥有混合镜头、晶圆级微型光学器件工艺 技术设计、特性材料及量产能力的技术创新公司,其产品可广泛应用于半导体精密设备、工业自 动化、汽车、安防、3D传感器为代表的消费类电子等应用领域。 4、赛微电子(300456):公司在互动易平台披露:公司一直为全球光刻机巨头厂商提供透镜系 统MEMS部件的工艺开发与晶圆制造服务。ASML为公司商业合作伙伴。公司瑞典与北京分别拥有 数台光刻机;瑞典产线2017-2019年产能利用率一直保持在80%以上的高水平 5、万业企业(600641):全资子公司凯世通采取“领先一步”的策略、采用有国际竞争力的设 计理念,着力研制16纳米及以下制程的FinFET集成电路离子注入机,并针对研制低能大束流离子 注入机所需要解决的关键技术和技术难点,建立起相应的研发平台、相关核心关键技术及工艺的 研究参数数据库和性能检测规范标准。2019年凯世通的低能大束流离子注入机迁机成功,顺利进 入离子注入晶圆验证阶段。参股公司上海半导体装备材料基金持有华卓精科2.08%股权。 6、上海新阳(300236):公司在互动易平台表示,中芯国际是公司的主要客户之一。2020年2 月,公司在互动易平台披露,公司KRF光刻机能支持96层3D NAND用光刻胶研究,及250nm、 130nm工艺制程逻辑电路用光刻胶研究。公司正在加快开发第三大核心技术——光刻技术,在集 成电路制造用ArF干法、KrF厚膜胶、I线等高端光刻胶领域已有重大突破。同时,积极布局半导体 硅片、半导体湿法工艺设备、平板液晶显示用光刻胶等业务领域。 7、南大光电(300346):超募资金投资”ArF光刻胶产品的开发与产业化”项目。 8、飞凯材料(300398):公司从事PCB光刻胶专用化学品。 9、胜利精密(002426):胜利精密计划募资不超过20亿元,投向光刻机产业化。 10、华特气体(688268):华特气体是特种气体龙头企业。 11、福晶科技(002222):公司是全球最大的LBO、BBO晶体供应商,也是全球重要的Nd: YVO4晶体供应商,控股子公司青岛海泰光电技术有限公司是国内最大的KTP晶体生产商。公司产 品已被全球各大激光器公司广泛采用,公司与客户建立了良好的合作关系,在客户中享有良好的 声誉,并树立了良好的品牌形象。公司品牌“CASTECH”已在全球激光界树立了高技术、高品 质、优服务的市场形象,核心产品被国际业界誉为“中国牌晶体”。 12、智光电气(002169):粤芯采购的是荷兰ASML阿斯麦公司的光刻机。智光电气间接持有粤 芯半导体股权。 13、容大感光(300576):公司为拓展业务范围及产品应用领域,投资设立控股子公司上海芯刻微 材料技术有限责任公司进行193nm干法光刻胶研发及产业化项目。 14、强力新材(300429):公司从事PCB刻胶专用化学品。 15、晶瑞股份(300655):该公司光刻胶产品已经通过中芯国际上线测试并取得订单。 16、光华科技(002741):针对面板行业对光阻材料的巨大需求,公司引入韩国光阻材料供应商 SMS、KISCO、DKC,国内部分客户已进入材料打样测试认证阶段,下一步公司将配合客户逐步 实现量产。 17、蓝英装备(300293)公司在互动平台称:公司瑞士子公司UCMAG主要为光学和精密仪器行 业提供清洗设备。对于精密光学、医学工程、精密机械以及PVD、CVD涂层前清洗等典型的清洁 度要求最高的应用领域,公司在精密清洗业务板块的代表产品UCM系统可提供全套个性化的设备 及解决方案。凭借行业领先的技术实力,UCMAG为ASML(荷兰光刻机制造商阿斯麦公司)及其 供应商提供极紫外光刻机(EUV)的光学系统相关关键部件的清洗设备。 18、江化微(603078):公司孙公司无锡澄泓生产的产品主要是光刻胶剥离液,目前主要用在液 晶面板领域。 19、高盟新材(300200):公司主营业务为超净高纯试剂、光刻胶配套试剂等湿电子化学品的研 发、生产和销售。 20、奥普光电(002338):公司从事的主要业务为光电测控仪器设备、光学材料和光栅编码器等 产品的研发、生产与销售。2020年5月31日互动平台讯,公司大股东长春光机所正在研发更高水 平的光刻机曝光系统。 21、西陇科学(002584):公司是一家专业从事微电子化学品的产品研发、生产和销售的高新技 术企业,主导产品包括超净高纯试剂、光刻胶、功能性材料、锂电池材料和基础化工材料等。 相关推荐 22、同益股份(300538):2019年3月13日公司互动平台披露博砚电子为宝通辰韬投资,该公司 是一家研发、生产光阻的厂家,主要产品为彩色滤光片用光阻黑色矩阵光阻、感光间隙材料,产品广 泛适用于液晶显示屏、印刷电路和集成电路以及印刷制版等。 23、广信材料(300537):2018年公司主营业务产品仍以光刻胶专用化学品为主,分为光刻胶用 光引发剂和光刻胶树脂两大系列。
在人类迈入高 科技 时代之后,芯片这个小小的元件地位水涨船高,小到一部手机,大到一个机器人,都需要芯片的支持才能正常工作,芯片水平的强弱直接影响着 科技 产业的兴衰。
这种元件虽然体积小,但内部结构复杂多变,其制作工艺、芯片设计都蕴含着极高的 科技 水准,没有系统的学习过这一领域的专业知识,想要涉足几乎不可能。除此之外想要制造出芯片,还有一个绕不过的难题,那就是光刻机。新来的朋友们记得点个关注,方便浏览往期视频和文章,又可接收最新消息。
一、拜登限制荷兰向中国出口光刻机
光刻机是制造芯片的核心装备,它采用的技术类似于照片冲印,能够把模板上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。虽然看起来光刻机的技术并不复杂,但因为性质特殊,对精度要求极高,其中所蕴含的 科技 水平之高,在世界范围内也仅有数家公司能够制造。
光刻机分为两种,分别是DUV光刻机和EUV光刻机。其中DUV代表着深紫外线,而EUV代表着极深紫外线,虽然仅有一字之差,但EUV光刻机在精度方面几乎碾压DUV光刻机.而光刻机精度越高,能够生产出的芯片纳米尺寸也就更小,功能也就更加强大。目前来说,世界上小于5纳米的芯片晶圆,只能通过EUV光刻机生产。
一台EUV光刻机,单单是组成零件便达到10万多颗,其中极紫外线光源生产自美国,机械部分来源于工作一丝不苟的德国,核心轴承产自瑞典,所用到的光学设备主要由日本提供,生产所用的阀门来自法国,而核心技术则掌握在荷兰的阿麦斯公司手中。
从中不难看出一台光刻机,集结了众多国家的最顶尖 科技 .而它在价格方面也十分昂贵,通常在3,000万美元至5亿美元不等。并且,目前来说,世界上只有荷兰的阿麦斯公司可以制造EUV光刻机。
不过虽然光刻机具有极高的技术含量,但其本质也仅仅是一件商品,并不能同时拥有价值与使用价值,作为商品,被用来交易便是他的宿命。早在2018年4月,我国的中芯国际便向该公司下单了一台EUV光刻机,这台光刻机最终的成交价格已经达到1.2亿美元。但巧合的是,就在阿麦斯公司已经将这台光刻机组装完毕,马上就可以交货的关键时期,工厂内却突发火灾,至今原因不明。
不过在2021年7月18日,美国总统拜登对外宣称出于美国的国家安全考虑,要求荷兰限制向中国出售光刻机。抛开其他方面不谈,单单限制商品的流通这一点,便不符合人类 社会 发展的规律,属于倒行逆施的行为。但是,在美国下达禁令之后,荷兰迫于国际压力,不得已之下,扣留了对中国的出口许可。
这样的举动,无疑会让中国与荷兰的外交关系陷入较为紧张的局面,但是,透过现象看本质,此件事情主要还是因为这段时间中国在多领域,尤其是武器领域发展迅速,使得美国拥有了危机感,不得已之下,他们只能通过极端手段遏制打压中国 科技 产业,而荷兰只是受了胁迫而已,这件事情不会对中国与荷兰的关系产生较大影响。
早在特朗普当政时期,为了阻碍中国在高 科技 领域的进一步发展,便开始限制对中国的技术出口,我们所熟知的华为公司正是遇到了核心技术卡脖子的问题,才导致如今陷入无芯可用的尴尬局面。实际上以华为内部的研发团队,完全能够满足芯片的设计要求,但是设计出芯片之后,华为公司却没有与之相匹配的能力将其制造出来,这一问题归根结底,还是光刻机闹得。
二、好消息频出,国产光刻机核心问题有望解决
在拜登 *** 上台之后,一改特朗普执政时期的作风,在伊核问题、退群问题上,都和特朗普的执政方针完全不同,但令人没有想到的是,对于中国 科技 方面,拜登却选择了支持特朗普的政策,持续对我国相关企业进行打压。
在拜登入主白宫还不到一个月的时候,他便派出了国家安全顾问杰克沙利文前往荷兰进行交涉,其目的就是为了限制阿麦斯和中国的合作。除了正常的外交谈判之外,美国方面甚至对荷兰进行威胁,声称如果美国不给阿迈斯提供制造光刻机的零件,整个阿麦斯公司的设备就无法运转。除此之外,拜登甚至还想要控制比利时微电子研究中心,以此来阻止中国的发展,好在他的目的没有达成,不然实在的局面必定会更加紧张。
但是对于美国的所作所为,阿麦斯的首席执行官温宁克却做出预言,他表示出口管制固然在短期内会限制中国的发展,但从长远角度出发必定会起到反作用。
自强不息,一直是中华民族最宝贵的特质之一。在建国初期,我们一穷二白,面对西方的技术封锁,中华民族在 探索 之中砥砺前行,在原子弹、核潜艇、卫星等方面,中国比西方世界慢了不知道多少年,但我们却用自己的努力与汗水将这个是差距一点一点的缩短,甚至完成反超,这种力量与信念足以令世界人民震惊!如今我国在光刻机领域遭受的困境与当年如出一辙,先辈们能做到的事,今天的中国人同样能够做到。
从经济学角度出发,市场决定生产,中国拥有14亿人口,毫无疑问中国是全球最大的芯片应用市场,中国每年进口芯片的花费高达数千亿元,芯片行业的蓬勃发展,也代表着中国的光刻机市场,同样拥有广大的前景。虽说阿斯麦在光刻机领域的地位堪比垄断,失去了中国市场对阿麦斯来说也是一个巨大的打击。
并且严格意义上来说,中国早就已经突破了光刻机技术,只是现阶段我国研制的光刻机技术仅仅只达到了中高端水平,面对DUV及以下级别的光刻机我国具有一定的生产能力,但是在高精度光刻机领域,我国依旧是一片空白。不过,如今我国的最高学府,清华大学正在深入研究EUV光源问题,研究出的SSMB光源的潜在应用之一,便是作为为EUV光刻机的光源,一旦这一展望能够实现,便意味着我国有望解决自主研发光刻机之中最核心的光源问题。
除了在核心问题上取得突破外,这段时间国产光刻机制造领域更是好消息频出。前段时间上海微电子装备有限公司对外宣称,预计在2021年底或2022年初实现28纳米精度的光刻机的量产。在国际方面,中国也着眼于国际光刻机制造领域,在力争跟紧国际研究的同时,研究面向后摩尔时代的集成电路的颠覆性技术,简单的来说就是在现有技术的基础上着眼于未来,走出一条属于中国人自己的道路,力争弯道超车。
三、五年内国产光刻机产业有望发展成型
早在美国对中国实行技术封锁之时,便有专家进行预测,中国在5年内便能实现光刻机核心技术国产化,这预测如今看来,虽然有些难度,但也并非完全不可能实现。总的来看中国拥有全球最大的市场,在核心技术方面也不断取得突破,在5年内实现最顶端的光刻机技术完全国产化可能并不现实,但如果只是中高端机型实现大规模量产,这一点并不难做到。
我国在《中国制造2025》中明确要求,在2025年之前,我国必须完成20~14纳米工艺设备国产化率达到30%的目标,并实现沉浸式光刻机国产化。从这份计划中不难看出,中国已经加大了在光刻机领域的研发。而中国人一向言出必行,只要下达计划,完成只是时间问题。
目前来说,在工业领域用处最大的光刻机主要体现在10~50纳米,其中40~50纳米级别的芯片,在市场中占据的份额更是十分惊人,虽然在精密元件之中,需要用到10纳米以下精度的光刻机,但毕竟是少数。以目前的需求来看,我国在5年内满足国产光刻机的大部分需求并不成问题。
但只有彻底攻克核心技术,才能实现我国在手机芯片等领域不在受制于人的局面,这一局面一旦形成便代表着我国彻底打破了用芯难的魔咒,届时中国的核心 科技 产业必将能够更上一层楼。
中国的光刻机现在达到22纳米。在上海微电子技术突破之前,我国国产光刻机还停留在只制造90nm芯片的阶段。这一次中国从90nm突破到22nm,意味着光刻机制造的一些关键核心领域实现了国产化。掌握核心技术的重要性不言而喻。突破关键区域后,高阶光刻机的RD速度只会越来越快。国产光刻机突破封锁,成功研发22nm光刻机。中国芯逐渐崛起。随着信息社会的快速发展,手机、电脑、电视等电子设备变得越来越“迷你”。从以前的“手机”到现在只有几个硬币厚的时尚手机,从老式的矮胖电视到现在的轻薄液晶电视,无一不离开集成电路的发展,也就是我们通常所说的“芯片”。自从1958年世界上第一块集成电路问世以来,体积越来越小,性能却越来越强。光刻机是半导体芯片制造行业的核心设备。以光刻机为代表的高端半导体设备支撑着集成电路产业的发展,芯片越来越小,集成电路越来越多,可以把终端做得小而精致。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设备有限公司(以下简称“SMEE”)。2008年,国家启动了“02”重大科技项目,持续攻关。经过十余年的研发,我国基本掌握了高端光刻机的集成技术,部分掌握了核心部件的制造技术,成为集光学、机械、电子等多学科前沿技术于一体的“智能制造行业的珠穆朗玛峰”。
相信很多人都知道,华为被芯片禁令限制了进一步的发展,但这个限制也仅仅是在制造端,而不是设计端。此前华为任正非就曾表示,所谓封锁也只是封锁了制造芯片的光刻机等设备,而并不能阻碍中国自主研发设计芯片的发展。这意味着,华为是有能力设计出全球最顶尖的芯片,而仅仅是受制于制造端。
杀不死我的必将使我更加强大,就在芯片禁令生效之后,华为内部甚至中国企业,纷纷都开始重新认识自主研发 科技 的重要性。将重要的 科技 掌握在自我手中,不用再受制于人,是每一个出海的中国企业必须面临的问题。与此同时,也开始投入重金在半导体 科技 领域。
这次卡脖子的光刻机技术,是重中之重。不过国外的各种公司却依然投来了鄙视的目光,认为光靠中国自主技术去研发,根本不可能设计出自研芯片。随着国外势力的这种冷嘲热讽,中国各高等院校开始加入了这一场反击战。
让技术的回归技术,光刻机在内部结构中,最主要的三个部件就是光源、光学镜头,以及双工件台系统了。
最近一段时间,年初开始进行光刻机研究的清华科研队伍,终于取得了新的突破。唐传祥带领的科研团队,通过新的验证方式,获得了一种新型加速粒子,命名为稳态微聚束。而它最重要的波长对应的波段,刚好是EUV光刻机所需要的核心光源技术。
这一消息被证实后,许多国外的光刻机设备工程师都不由地赞叹,该来的还是来了。这一步骤的完成,将预示着中国自造的光刻机研发成果,已经进入了新的里程碑。
这个消息也让很多关心中国光刻机进展的朋友们,大为惊讶。也发出了另一种赞叹的声音,有可能中国将在未来几年之内获得更快速的进展,包括了目前难以攻克的光刻机设备。不过来自国内的声音,清华大学科研的成功,预示着光刻机高精尖技术的加速,可能真的用不了几年就能收获更大的惊喜。
果不其然,据最新媒体的报道显示,清华科研团队参与的项目中,华卓精科研发的成果方面,本身产品的应用精度已经达到了世界先进水平,1.8nm的参数足以媲美当今先进的光刻机标准。
而我们知道,双工件是ASML这家机构最看重的技术。ASML不用多解释,作为世界最先进的 光刻机设备制造商,实力非常雄厚。这次清华团队的研究成果能够匹配ASML的1.8nm水平,就已经说明了我国的实力,毕竟连日本的尼康等公司,都没有能够做到1.8nm的水平。
这个结果足以打脸国外之前那些媒体,另外除了我国的高等院校参与之外。目前,中科院的高能辐射光源设备,也已经能够用0.1nm镀膜的参数,全力投入使用。
至此目前EUV光刻机所需的三大件均已完成里程碑的突破,这标志着量变终于引起了质变。国内的中科院教授同样发出这样的感叹,有这样的进度和人才储备,未来3年之内完成光刻机的初步模型,指日可待。
而国外ASML一直以来唱衰中国自研科学实力的做法,其实也很容易理解。一来是各国所处的角度不同,二来是很担心中国来冲击到它的世界光刻机的地位。
打铁还需自身硬,中国自研 科技 实力一步一步增强,也让竞争对手们胆寒。 科技 的博弈是未来的主旋律,不断增强人才储备和技术科研成果的更新,才能够不落后。核心技术就要掌握在自己手中,中国芯势必会走出一条自己的康庄大道。
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