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。
。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。
我国的光刻机处于世界的先进水平,但没有达到顶尖水平:
我国的光刻机发展已经近到了28纳米的光刻机,可以满足日常的射频芯片,蓝牙芯片以及其他电器中的一些芯片的要求和标准。但是相较于芬兰等欧美国家的光刻机芯片,已经达到了个位数的纳米。想要在此基础之上超越欧美国家,进入光刻机的顶尖水平,还需要数10年的时间研究和发展,这就好像在一根头发丝上的1/10000处,雕刻一栋楼房的难度是差不多的。
光刻机在我国之所以如此重要,是因为它在芯片的研究和生产方面占有非常重要的地位。我国的大部分芯片研究都离不开光刻机的技术支持,例如手机芯片,一些重工业行业,机器的芯片,还有很多高新科技产业的核心技术,都需要用光刻机来研发芯片,没有了光刻机,我国的芯片研究就会陷入停滞的发展状态,因此我国的大多数光刻机主要依赖于进口,只有少数的光刻机用在一些不太重要的科技岗位上。
只要光刻机达到顶尖水平,我国的芯片研究就会得到一个质的突破。例如汽车芯片的研究,在我国除了自身的发展以外,大多数也依靠进口来完成汽车的整体生产过程,当光刻机的技术达到了顶尖水平以后,我国将不会再依赖外国的汽车芯片,拥有自主研发的中国芯片,安装在中国生产的汽车上。一方面会增加我国在汽车生产上边的独立性,另一方面会减少对国外光刻机的依赖造成他国对我国的贸易制裁影响。
总而言之,光刻机的技术非常重要,但难度也非常大,有专家预计在未来的十年到20年中,我国的光刻机技术可能会得到质的突破。
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”。
中国加快了芯片的国产化,未来芯片的发展应该是多种技术并行,现在制造高精度的芯片主要就是通过光刻机,显然未来光刻机也是非常非常重要的一环,但是应该会有其他的技术出现不单纯指望这个光刻机,因为两纳米之后的路到底怎么走,现在是有争议的。
我们都知道现在芯片的精度是这个数字越小它的精度越高,从。8纳米到5那里到现在沟通他们所研究的这个两纳米的芯片,但是到了两大米之后又怎么办呢?因为到两纳米的程度,对于这个光刻机的精度要求就已经相当相当之高了,如果还要更高的精度的话,就不能指望这个东西了,如果说真的还是要指望这种光刻机类型原理的机器,那就必须做出更大的技术突破,所以两个纳米之后的路到底怎么走啊?哪个厂商现在都没有非常好的方法都是在尝试着突破,因为两纳米的芯片现在这个成功率还不能保证呢。
国产的光刻机最近下线了,但是国产的光刻机精度很低,28纳米,这个精度如果说提高个三四倍的话可能有用,现在短期内还是没用,我们现在对于光刻机的期待,如果说是理性的考虑,现实打算的话,我们在未来的2~3年之内能够逐渐达到日常的低端市场所使用的芯片就可以了,5年能够达到终端市场,10年能够达到世界前列,就算是相当不错的,因为光刻机的制造不是那么简单的,不能把它和造原子弹放在一块儿去比较,两者不是一个东西。
未来芯片的制造肯定是通过多个渠道去研究去考虑的,但是归根结底都是为了在一个固定的区域内刻画出更多有效运转的,当然现在这个要求就已经很高很高了,但是未来想要做更多的突破,就凭现在的这个光刻机的技术显然是不够的,我们国内其实还不用考虑那么多,现在国内考虑两纳米之后的路怎么走,只能说是一个美好的前瞻,因为现在国内的这个芯片制造技术在保证成功率控制成本的情况下,七纳米的都做不到,更何况是更高精度的呢,这个还有很远很远的路。
如果说未来的5~10年,我们的芯片真的能够实现大规模的国产化了,那个时候我们的电子产品逐渐站起来就有很大可能了,就不需要在不断的依赖外国了,那个时候这些电子产品的价格就能够进一步下压。不止是手机电脑,甚至是智能化的汽车都是差不多的,因为芯片的精度高了,不光能应用在手机上,其他的产品也都可以。
很多人将关注的焦点放在了手机和PC的芯片,忽略了大多数的芯片其实不需要很先进的制程,不是制程先进不好而是成本更加的重要,比如很多IoT芯片,14nm对于多数行业已经够了。高端光刻机所实现更小nm级别的制程,主要应用在对续航和芯片体积有要求的终端上,如手机和平板电脑。芯片的本质芯片的本质就是将大规模的集成电路小型化,并且封装在方寸之间的空间内。英特尔10nm一个单位占面积54*44nm,每平方毫米1.008亿个晶体管。(1nm是一根头发丝直径的10万分之一)
芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样,先由晶圆作为地基,再层层往上堆叠电路和晶体管,达成所期望的造型(也就是各式各样的芯片)。造一个房子如果没有良好的地基,盖出来的房子就会歪来歪去,不合自己所意,为了做出完美的房子,便需要一个平稳的基板。对芯片制造来说,这个基板就是晶圆。
芯片制造的难点要在方寸之间建造一座城市,这绝对会比米上刻字要难上无数倍,简单的用手操作是完不成这件事的。01晶体管的“栅极”越窄,芯片功耗越低,同时尺寸也就越小,所以芯片界是以栅极的宽带命名芯片的制程。
在电子显微镜下,观察、对比32nm和22nm晶体管
但栅极宽度并不代表一切,栅极之间的距离和内连接间距也是决定性能的关键要素,这两个距离决定了单位面积内晶体管的数量。比如台积电的7nm和英特尔的10nm名义上差一代,实际上半斤八两。英特尔10nm一个单位占面积54*44nm,每平方毫米1.008亿个晶体管;而台积电7nm一个单位占面积57*40nm,每平方毫米1.0123亿个晶体管。两者并没有代差。
挑战nm级别的物理极限,就需要使用光做刻刀的专用工具“光刻机”。光刻机的原理非常简单,它就是一台大型照相机,紫外光把要雕刻的电路板通过凸透镜打在涂抹了光刻胶的硅晶圆上,将电路印在上面。
难度在于光刻机必须要把工程师绘制的电路板精确无误的投到晶圆上,不允许有丝毫误差。一个硅原子的晶胞长度是0.565纳米,7纳米那才几个晶胞那么宽。光刻机的核心部件反射镜,工艺条件极其苛刻,瑕疵竟然是以皮米计算的。光刻机也必须在真空环境中工作,因为即便空气中没有任何灰尘,气体分子本身也会影响紫外光成像。
制作nm级别芯片的光刻机注定是特别复杂和精密的,一台光刻机的配件超越五万的零件,90%的配件来自全世界,美国的光栅,德国的镜头,瑞典的轴承,法国的阀件等等。可以说光刻机是集人类智慧的结晶。02制造芯片,没有设计图,拥有再强的制造能力都没有用。设计工程师的角色是特别重要的,比如:有的人建造的房子外型别扭、采光差、通道不合理,有的人建造的房子外形美光、采光好、通道合理。芯片多由专业芯片设计公司进行规划、设计,像高通、Intel、AMD等公司,都是自己设计芯片。所以芯片设计十分仰赖工程师的技术,工程师的素质影响着一个企业的价值。
有了完整规划后,接下来便是画出设计图。有蓝、红、绿、黄等不同颜色,每一种颜色代表着一张光罩,如下图。芯片设计图的复杂程度可想而知。
芯片并不是做小了才能完成电路实现的功能,芯片只是一个小的载体,通过这个载体能够实现更低的功耗、更高的执行效率。可以预见的是,以现有的技术不可能将芯片的制程无限度的缩小,未来一定会有更加先进的芯片制造工艺出现。贸易全球化是经济发展的必然趋势一个人不可能做到无所不知,无所不能,同样一个国家也不可能建设全能的产业链条。比如,中东的石油、俄罗斯的小麦、泰国的香米、美国的农业等。经济的本质是货物的交换和流通,未来社会的发展必然是贸易的全球化,通过整合全人类的智慧和科技产物来促进人类社会的发展。
这就很好解释,为什么我们需要从其他国家去购买光刻机和芯片。因为目前国内的资源和产业结构不足以形成芯片行业的优势,通过进口来解决目前国内的需求是最优选择。这就好比,我们自己也有石油,但是每年还是会从其他国家进口大量的原油的道理是一样的。光刻机和芯片撇开国家层面,仅仅只是从企业的层面或个人的层面来讲。如果光刻机和芯片是你的,你可能会教我怎么造芯片和光刻机吗?这就是典型的教会了徒弟饿死师傅。不会,你只可能将成品买给我。既然光刻机和芯片可以进口,为什么中国还要有plan
B(B计划)?中国是一个物产丰富、产业结构特别完善的国家,并不是没有能力制造供我们自己使用的芯片,实际上在军事、航空、交通、通信等很多领域都使用了我们自己的芯片。既然别人有更好的东西,为什么我们不直接拿来用,拿来学习?
但一味的依赖通过进口的光刻机和芯片,就会造成国内相关行业的退化,同时会造成人才和技术的断层。未来,科学技术将取代人力成为主要的生产力,这是任何一个人都知道的。所以我们要逐渐的形成产、学、研一体化的产业结构,产生自主的核心竞争力,才有可能在未来将要变革的时候,实现弯道超车。
另外,通常我们制定plan
B的时候,是考虑到了plan A的潜在的风险性。同样的,如果其他国家不出口光刻机和芯片给我们了,我们至少还有plan
B。只有这样一个国家的根基才不会动摇。科学技术的发展始终离不开人2011年,当时在任的美国总统奥巴马曾问苹果的乔布斯,怎么才能将苹果的生产线迁回美国,给美国带来更多的就业。乔布斯回答说:“这些工作是不会回来的。我们在中国雇佣了70万工人,背后需要3万名工程师的支持,如果你能教育出这么多工程师,我们就能把工厂迁回美国。”现在,苹果依然把中国作为最重要的生产基地。
综上所述,未来的竞争说到底还是人才的竞争,是数学、物理、化学等基础科学的竞争。显而易见,中国光刻机明年不可能达到世界先进的水平,但谁能说得清楚下一个5年、10年就发生了呢?以上个人浅见,欢迎批评指正。喜欢的可以关注我,谢谢!认同我的看法的请点个赞再走,再次感谢!
提取失败财务正在清算,解决方法步骤件事就是冷静下来,保持心...
本文目录一览:1、邮政银行2、东吴基金管理有限公司3、邮政...
本文目录一览:1、联发科前十大股东2、中国经济改革研究基金会...
申万菱信新动力5.23净值1、申万菱信新动力股票型证券投...
本文目录一览:1、2000年至2020年黄金价格表2、3002...