上海微电子(SMEE)作为光刻机方面最先进的设计制造技术制造商,目前最高技术节点可达90nm。90nm是什么概念?大致相当于2004年2月英特尔的奔腾4,当时最强的3.8Ghz的普雷斯科特架构是90nm光刻,也是那个时代晶圆厂最好的工艺代表。此外,索尼Playstation2、IBM PowerPC G5、英伟达GeForce8800 GTS等的处理器。也在同一期间的同一流程节点中。当然,实际的光刻能力,包括晶圆厂的制造能力,最终会有所不同。虽然光刻只是芯片制造上千道工序中的一环,但最关键的是光刻精度不够,任何后续的设计步骤都会产生大量的偏差和失效。这是世界第四,因为没有第五第六。
文章有点难,但是请大家看完,把问题放在评论区。我会尽力回答他们。
光刻基本原理图解:光刻胶会根据掩膜画出的图案被紫外线照射,留下相应的图案形状。晶圆放大后,可以看到一个个的管芯排列。在芯片内部,有多层电路。这些电路首先通过光刻法制造。
SSX600系列的90nm光刻机大约在2007年研发成功,真正上市时间未知。到目前为止,上海微电子的主流产品还停留在前端90nm和后端光刻系列。后端光刻主要用于高级封装形式,即晶圆级封装(WLP)和凸点形成。光刻精度的要求没有可比性。拜托,有些人不要把封装测试的市场份额拿出来,哪怕是MEMS和液晶面板光刻。完全是两个世界。前者的光刻才是真正的地狱之难。
所谓的IC前通道掩模对准器90nm系列
2021年的今天,90nm光刻机还能做什么?我们来看看下图:55-90nm只有9%的产能,主要是逻辑芯片(如CIS、驱动芯片、控制芯片等。)、e-Flash和DAO(结构最简单的电源分立器件芯片)。也就是说基本上不会是西方卡脖子的范畴,器件设计上结构简单的芯片。
全球晶圆制造能力与技术节点比例
国产光刻机无用进步的原因有很多。其实国家设立相关项目很早,进入项目的也不只是一家公司或者一个研究机构。但是高端光刻机的核心部件大部分不是我们设计制造的,导致一进口就禁运。当然,我们的设备制造商、半导体材料研究所和晶圆厂正在积极寻求与外国机构和企业的合作,以实现RD和其他资源的双赢,并避免一些海外技术、材料和组件的限制。但是,越靠近高端流程节点,这种限制越紧。(你可以去看看比利时的研究机构IMEC。他们在上海也有分公司。)
我们可以首先看一下掩模对准器的主要部件:
光学成像系统(制造更短的波长满足瑞利准则CD = k1 • λ / NA)光路和激光系统(确定不同的光源和发射模式)国内商用的激光RD大部分在光电方面,精度水平也不一样。
镜头与对焦系统 (复杂的纳米级光学成像系统)EUV光罩对准器的内部看起来像这样。机械、自动化部分 (所谓超精密型自动化系统,感应精度要达到每秒两万次位置检测,每次位移小于一个硅原子的尺寸——60皮米。什么概念?你要开着高达在一根头发上刻自己名字)传感器要检测图中黑色晶圆上每个管芯内部电路之间光刻的完成,每秒上万次。测量系统(光学、电子束、扫描仪和图形保真度,这也不是一个简单的部分。在晶圆厂有一个叫做计量的特殊部门来做这项工作。比如电子束需要单机产生电子束和图像,而In-Scanner是亚纳米级的——尺寸精度小于1纳米)。
光学试验机
电子束有一个特殊的系统来负责。
NXE TWINSCAN:3400 c,ASML最新的EUV极紫外光刻系统
稍微查一下资料,就能看出国内有哪些厂商有能力供应65nm以下的光刻系统核心部件,有没有商用级的自主设计制造能力。是的,你猜对了,几乎没有——实验室里和RD基地里都有,但这并不意味着可以进行到商业水平,只能停留在实验室里进行演示和分析。此外,由于存在针对西方世界社会主义国家的禁运游戏,如瓦森纳协议“关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳安排”,即使是跨国合作也局限在一个非常明确的框架内。现实就是这么残酷!
蓝色瓦塞纳尔协定国家
不是上海微电子做不到,而是上海微电子做不到。这是一整套需要整合社会资源,多层次、多路径的全轨道起步的产业技术开发项目。那个轨道比较慢,我们的下一代,掩模对准器,将不得不等待。资金,我们有的;人才,我们也有;也有参考文献;政策也有明确的导向;舆论也是能量满满。剩下的就是给他们时间和空,因为每个专项都有对应的企事业单位。传闻28浸DUV正在研发中(没错,你知道02项),但根据最新线索,还需要一段时间才能用于大规模制造晶圆厂。如果14nm吹出来,可以直接作为对上海微电子乃至整个国内光刻机行业的一种支持。
少毒奶,更务实。把他们吹上天未必是好事。把他们贬低为一文不值,玩世不恭,无非是把刀子交给国外渗透势力攻击我们的科研体系。让公众认清现状,我们自己的舆论责无旁贷。
上海微电子任重道远,但仍是国内高端光刻机的希望。
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