工信部官宣DUV光刻机,其套刻精度可以达到小于等于八纳米的程度。
话说这幸福来的也太快了一点。
从2017年开始,美国就开始对中国的芯片领域进行围追堵截。
前不久还想拉拢日本和荷兰,对中国实施更加严格的管控,中国的光刻机就出世了。
这时间卡的也太实在了,都不给留点余地。
当然了,小于等于八纳米的程度,相对于阿斯麦三纳米的程度,还是有一定的差距。
但别忘了,阿斯麦研究了多少年?
想当年阿斯麦的负责人可是傲的很,开口就说就算是把全部的图纸放在中国人的面前,中国人也不可能将光刻机造出来。
如今这话算是漏了风。
光刻机全套图纸?不稀罕,中国人自己能画。
其实对于中国能造出光刻机的事情,外国人不信,就连中国的一些专家都不信。
比如项立刚怒怼国内某知名教授,现在看来是相当有依据的。
怎么回事呢?
起因是在2021年的时候,一个论坛上,林毅夫先生说,阿斯麦的负责人表示他们开始担心不卖光刻机给中国,那么中国必然会在三年后,就可能完全掌握光刻机的核心技术。
对于阿斯麦负责人的这句话,林毅夫又进行了一个延伸性的解读。
他认为如果中国掌握了光刻机的核心技术,那么中国有着成本上的优势,到时候就会将阿斯麦挤出光刻机市场。
林毅夫先生的这段话,算是对中国未来光刻机领域的一个展望。
那么三年过去了,一位国内的著名教授就站出来说,三年已经过去了,他现在有一个疑惑,在光刻机上中国取得了很大的进步。
然后呢?我们的光刻机在哪?
当然了为了说话严谨一点,他还在这段话的前边,加了三个字——客观的说。
猛地一看确实很客观,阿斯麦的负责人说三年后中国就有可能攻克光刻机的核心技术,现在三年过去了,光刻机呢?在哪里呢?
而且这位著名的教授还将三年前林毅夫先生的演讲消息,进行了转发。
意思就不言而喻了。
那么这件事就被项立刚知道了,这才怒怼了这位著名教授。
怎么怼的呢?
你也不想想你的层次,你早餐花了10元钱吗,大学里好不容易混了个教授,还是副的,你有什么资格看中国的光刻机?
当然了,项立刚还做了解释。
目前阿斯麦其实每年都会出售光刻机给中国,而且数量很大,中国的芯片工厂有几十个了,最关键是高端芯片的制程都已经有国际先进水平。
只是一般人不知道而已。
现在看来,项立刚说的还是保守了,光刻机中国还真就攻克了。
那么今天就围绕着中国官宣的光刻机来说一说。
中国光刻机九月十五号,官宣的光刻机,属于DUV光刻机。
那么什么是DUV光刻机呢?
关于这个问题,首先应该了解一下,什么是光刻机。
芯片的制作很复杂,但有两道关键性的程序,需要两个设备来完成。
一个是光刻机,它负责画线,另一个是蚀刻机,用来把光刻机画出来的线条雕刻出来的。
这就像木工制作木制配件,木工使用墨斗,先在木料上划线,然后利用各种工具按照线条切削,最终形成需要的木制配件。
目前中国已经完全掌握了蚀刻机,拥有完整的自主知识产权。
所以蚀刻机已经从美国的管制名单中剔除了。
这也是为什么,在芯片领域中,蚀刻机很少被提及的原因。
那么芯片的制造设备中,光刻机就成了拦在中国芯片领域中最大的一块拦路石。
而光刻机根据光源又分为EUV技术和DUV技术。
DUV和EUV又有什么区别呢?
光刻机它想要在晶圆上画出线条,使用不是刀而是光,光又分很多种,有可见光、紫外线、红外线等等。
在光雕领域中,选用紫外线进行划线。
这种紫外线又会根据波长的多少,分成两个类型。
其一,波长短于三百纳米的紫外线,被叫做深紫外线;其二,13.5纳米的被叫做极紫外线。
人们印象中,阿斯麦出售的光刻机使用的就是极紫外线,被叫做EUV。
如今中国官宣的光刻机使用的是深紫外线,被叫做DUV。
这就是两者的区别。
那么这两种使用不同光源的光刻机又有什么区别呢?
其实根据两者的波长,应该能感觉出来,DUV光刻机制作的芯片制程比EUV要大。
事实上也是如此。
DUV光刻机目前最先进的光源,也只能产生一百九十三纳米的波长,这么长的波长就无法实现高分辨率,所以通常情况下,就只能制造七纳米以下以及七纳米以下的制程芯片。
而EUV就完全不一样了,因为它的波长小,所以可以制作大部分的数字芯片,以及几乎所有的模拟芯片。
而随着制程不断的进步,芯片将向着五纳米以下的制程进行进化。
也就是说EUV是未来光刻机技术的核心,也代表着先进制程。
所以从这方面去讲的话,虽然中国取得了DUV的成功,但和最先进的EUV还是差了一点。
说道这里有一个知识点需要说明。任何的设备都是有技术专利的,阿斯麦有着目前光刻机最高的技术水准,使用的就是EUV技术。
但这个技术是完全掌握在美国手里的。
所以想要在EUV技术上绕过这些专利,难度是非常大的。
这也是当年,阿斯麦负责人敢说将全部的图纸放中国人的面前,中国人也不可能造出光刻机的一个原因。
说道这里,就会出现一个问题,难道DUV技术专利美国没有掌握?
还真是,DUV技术是由日本和荷兰独立发展起来的。
而EUV技术自出现开始就被美国全面改掌控,在1997年的时候,美国政府和英特尔组成一个联盟,叫EUVLLV。
这个联盟包括美国的三大国家实验室,以及当时美国的科技巨头公司,比如IBM、摩托罗拉等等,甚至还有几百个在这方面技术顶尖的科学家。
这些资源结合到一起,就是为了开发DUV技术。
当时日本的尼康也想加入其中,直接就给轰出去了,根本就不要。
所以美国一开始就想独立拥有DUV技术。
后来随着技术的不断研发,就出了成果。
那么阿斯麦又是怎么成为DUV技术的使用者呢?
原因是阿斯麦后来在美国建立工厂,并建设了研发基地,而且在双方合作中做出了很大的让步,这才进入到了这个联盟。
再往后阿斯麦还并购了一家美国相关企业,自此EUV技术就开始在阿斯麦进行生长。
随着时间的推移,美国在阿斯麦中的EUV技术和阿斯麦深度融合,从而全面把控了EUV光刻机。
根据双方的承诺,EUV光刻机中有55%以上的部件都是从美国进口的。
所以在EUV光刻机上,阿斯麦虽然在荷兰,但实际上只能听命于美国。
但阿斯麦因为所在地在荷兰,所以它同时还掌握着DUV光刻机技术,而这项技术美国并没有达到完全把控的地步。
于是就出现了,在美国管控光刻机的时候,阿斯麦依然可以出售光刻机给中国的事情,这些出售的光刻机就是DUV光刻机。
既然EUV技术很难,那么有没有可以绕过EUV技术从而可以制作出五纳米以下制程的技术呢?
还真有。
电子束取代EUV光刻机。EUV光刻机使用的是极紫外线,而电子束使用的电子源。
所以双方在晶圆上进行绘画的刀是不一样的。
通过上边的描述,就已经明白了,波长越短,那么在晶圆上刻画出来的制程就会越先进,越小。
EUV光刻机技术的光源波长目前只能做到13.5纳米,而电子束就不一样了,比如100KeV电子束,波长可以做到0.004纳米。
所以要说继续发展下去,想要画出更小的制程,显然电子束是最佳的选择。
现在在世界上,科研人员就已经将电子束光刻作为下一代光刻机的目标了。
而美国在2000年的时候,就开始对电子束进行攻关了。
只不过到现在,电子束的攻关不是很理想,据说最大的难点是电子束在刻画的时候,曝光的速度太慢了,一个硅片就需要十分钟。
而EUV光刻机可以做到每分钟曝光两个硅片的程度。
所以电子束光刻技术目前也只能停留在实验室,而无法进行工业推广。
其实除了电子束光刻技术,还有一个NIL压印技术也可以。
NIL压印技术更加特别,它不像其他技术需要用光源在晶圆上刻画,而是事先刻画在一个模具上,然后像盖章一样在晶圆上进行盖章,从而将图案留在晶圆上。
在理论上,这种技术更加的先进,而且还可以达到更高的分辨率。
当然成本也很低。
目前这项技术已经开始应用到十五纳米的闪存器上了,据说还要在2025年实现五纳米芯片的制作。
不过这种技术目前遇到的最大麻烦就是无法进行大规模使用,原因是加工模具和材料的制约。
其实话说道这里,光刻机目前在八纳米这里遇到了分叉路,EUV技术是最成熟的,DUV技术无法继续下去,除非使用的光线波长可以继续缩短,然后就是其他技术,目前还无法做到工厂量产的水准。
所以EUV技术虽然被美国所掌握,但想要攻破八纳米以上的技术,还有其他赛道可以使用的。