就算设计出0.1nm芯片,全自研架构,缺了光刻机都是纸上谈兵

历史关鉴本人 2023-03-08 11:53:49

国内正在加紧芯片设计研发,在设计层面已经取得诸多成果。阿里巴巴基于RISC-V架构研发出8款玄铁处理器,龙芯中科自研了LoongArch指令集架构,不再依赖国外技术。

还有华大九天的EDA软件提供芯片设计工具。但就算设计出0.1nm芯片,全自研架构,如果没有了光刻机都是纸上谈兵。

芯片的集成度非常复杂,一颗高端的5nm SOC芯片只有指甲盖大小,看起来平平无奇,可要想制造出来却需要全球科技产业的鼎力支持,相互协助。

从设计开始,高通、联发科、苹果等芯片IC厂商运用EDA软件,架构技术把芯片设计出来。在特定的框架内完成芯片图案的排版,布控以及验证等一系列流程。

国内厂商已经能实现高端5nm芯片的设计研发,相关的产品包括华为海思麒麟9000,阿里平头哥的倚天710,还有更多的高端芯片设计正徐徐推进。

另外,国产厂商还在从芯片设计的底层技术入手,掌握自研架构,自研EDA工业软件等关键技术。越来越多的国产厂商加入芯片设计行业,在CPU、GPU、NPU以及ISP等芯片领域展开研发,助力国产芯片的持续发展。

但是芯片设计能力再强,哪怕设计出0.1nm芯片,以及掌握全自研架构,如果没有制造层面的支持,很多东西都无从谈起。

而制造芯片最重要的光刻机设备一直被荷兰ASML公司垄断。这家公司是唯一能生产EUV光刻机的生产,只有掌握了EUV光刻机,才能拿到生产7nm,5nm及以下高端芯片的入场券。

其余的中低端芯片制造则需要用上DUV光刻机,在这方面也是ASML一家独大。

所有国产厂商设计出的芯片都要投入制造,目前国产芯片制造水平为14nm。由中芯国际参与布局,利用ASML的DUV光刻机可实现14nm芯片量产。

如果放弃ASML光刻机使用国产光刻机的话,那么上海微电子可以提供90nm光刻机设备。

90nm制程和14nm制程有明显的差距,业内传言上海微电子正在研发28nm的浸没式光刻机,如果成功,或将国产光刻机以及芯片制造产业提升一个台阶,至于进展如何就需要等待官宣了。

光刻机的重要性不言而喻,那么在芯片制造过程中,光刻机起到怎样的作用呢?芯片制造的流程涉及上百道工序,光刻机复杂主要的光刻步骤。

芯片制造商拿到芯片设计图案之后,运用光刻机在晶圆上“刻”出图案。越精密的芯片图案光刻的层数就越多,有时会达到上百层,所以对光刻机的分辨率,精度有很高的要求。

EUV光刻机的光源为极紫外光,波长在13.5nm,能轻松实现上百亿根晶体管的曝光。就算是普通的光刻机,也需要攻克复杂的光学系统、物镜系统、工作台、计算光刻等核心技术,确保芯片光刻的稳定性,良品率等关键指标。

在所有的芯片制造环节中,光刻机的成本,研发难度以及重要性是最大的,解决了光刻机的问题,其余的环节便简单多了,否则缺了光刻机都是纸上谈兵。

既然知道了光刻机的研发难度,也就明白了这条路是需要长期刻苦攻关的。上海微电子是国内唯一的光刻机整机制造商,负责光刻机的设计和集成。

上海微电子的背后也有国产光刻机产业链提供支持。他们与上海微电子,国内高校和科研机构展开密切合作,在特定的研发方向持续深耕。

比如北京科益虹源主要负责光刻机的光源系统,华卓精科提供双工件台解决方案,北京国望光学打造曝光光学系统。这些是国产光刻机产业链的一份子,也是国产光刻机持续前行的力量。

虽然整体上和ASML存在差距,但ASML也是一步一个脚印走到现在。曾经的ASML不过是飞利浦旗下的小作坊,后来从飞利浦分离出来,在得到全球光刻机产业链鼎力支持的情况下,ASML相继攻克了DUV,EUV光刻机技术,奠定了金字塔顶端的地位。

希望国产光刻机能继续努力,为国产芯片制造添砖加瓦,也让美国认识到一昧的封锁不能限制中国芯片崛起,只会加速国产半导体的进步。

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历史关鉴本人

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