为什么中国生产不了光刻机

ASML曾表示,中国举国之力也造不出EUV光刻机,即便公开图纸,也没人能造出。

都知道造一台EUV光刻机的难度很大,但是ASML居然如此嚣张放言,即使有图纸也造不出来,EUV极紫外光刻机真有这么难吗?

为什么中国生产不了光刻机

首先,什么是光刻机?我们首先要知道,光刻机只是造芯片的设备之一,制造芯片有六大设备,分别是扩散炉、蚀刻机、薄膜沉积设备、抛光机、清洗机、离子注入机。当然,拥有全套设备,也不一定能过造出高端芯片,就好像拥有顶级厨具,也不一定能过炒出顶级美食一样,这还要看厨师的水平。

光刻机是这六大设备中最核心的设备之一,光刻技术就是利用光刻机发出的光通过具有图形的光罩对涂有光刻胶的薄片曝光,光刻胶见光后会发生性质变化,从而使光罩上的图形复印到薄片上,从而使薄片具有电子线路图的作用。

为什么中国生产不了光刻机

它为什么非常重要,就是因为只有通过光刻机,把电路图和其他电子元印在硅片上,才有制造出芯片的可能,一切光刻机的核心零件就是围绕光源来的,所以根据光源的改进,光刻机一共可以分为5代。

所以不存在什么7nm光刻机、5nm光刻机,一台第四代193纳米波长光刻机,既可以制造45nm芯片,也可以通过多重曝光制造7nm芯片。而最顶级的就是EUV光刻机。

极紫外光刻(EUVL)是用波长为 13.5 nm 的极 紫外辐射作为曝光光源的光刻技术。 由于曝光波长 显著缩小,EUV 光刻使得实现更小的特征尺寸,并 同时具有中等的数值孔径和显著增加的焦深成为可能。

极紫外线光刻技术自 1999 年被国 际半导体 技术发展路线图(ITRS确立为下一代光刻的首选技术以来,美、欧、日等国对此极为重视。

为了可以让ASML打造出EUV极紫外光刻机,当时,英特尔和美国能源部牵头,集合了当时还如日中天的摩托罗拉以及 AMD,以及享有盛誉的美国三大国家实验室:劳伦斯利弗莫尔实验室,劳伦斯伯克利实验室和桑迪亚国家实验室。

为什么中国生产不了光刻机

我们可以通过一组数据,来看美国集结欧洲国家为了让ASML打造出EUV光刻机究竟投入了多少,在美国,共有超过 50 个单位,包括国立实验室、大学、公司、集成电路公司和协调机构参与了 EUVL 的研发工作。在欧洲,超过 35 个独立的国家 参与了 EUVL 研发项目。 与 EUVL 相关的研究项 目有 4 个,约 110 个研究单位参与。

而在将方案量产的阶段,ASML可以获取到全球各个国家最顶级的设备、零件,我们要知道,工件台和投影物镜、光源并称为光刻机的三大核心子系统。而ASML可以获取到蔡司提供的最顶级的镜片。一台 EUV 光刻机重达 180 吨,超过 10 万个零件,需要 40 个集装箱运输

而在最后验证阶段,更是由全球顶级大学负责评估,2006 年,ASML 研制出的两台极紫外线光刻原型 机—“Alpha Demo Tool “安装在了美国纽 约州 Albang 大学纳米科学与工程学院(CSNE) 和 比利时 IMEC 微电子中心,由它们负责对样机进行评估。

这也是为什么,ASML放言说,即使公开图纸,中国也造不出来的原因,因为中国不可能得到欧美的帮助,也不可能获取到全球最顶级的设备零件,事实上和光刻机有关的零件,美国全部向中国断供。

为什么中国生产不了光刻机

那中国真的就造不出来EUV光刻机吗?并不是,只不过速度要更慢,因为中国要造EUV光刻机,就要百分百国产化,才可以。

为此,光刻机光源由中科院光电研究院攻关、北京科益虹源负责产业转化,光源要同时满足 EUV 光刻胶对分辨率 和线宽粗糙度(LWR)的需求,光源的功率需要不断提 高。根据中国自己的预测,功率>115 W 的光源可以确保涂有敏感 度为 5 mJ/cm2 光刻胶的硅片的产能>100 片/h,对于 敏感度达到 10 mJ/cm2 的光刻胶就需要 180 W 的光源 而敏感度高于 20 mJ/cm2 的光刻胶甚至需要 200 W 以 上的光源以满足量产需求。

而工作台则是华卓精科在攻关,全世界仅ASML掌握的双工作台技术,华卓精科已经掌握;投影物镜、光源则是长春光机所在搞,极紫外光刻物镜系统几乎涵盖了应用光学、加工检测、光学薄膜等核心高端技术,在设计、评估等方面面临诸多实际问题。

为什么中国生产不了光刻机

长春光机所成功研制了波像差优于0.75 nm RMS 的两镜EUV 光刻物镜系统,构建了EUV 光刻曝光装置,建立了较为完善的曝光光学系统关键技术研发平台。其实自上世纪90年代起,长春光机所开始专注于EUV/X射线成像技术研究,可以说是和英特尔同时起步,长春光机所着重开展了EUV光源、超光滑抛光技术、EUV多层膜及相关EUV成像技术研究,形成了极紫外光学的应用技术基础。

但是我们毕竟是单打独斗,是从零开始自己一步一步探索,所以,进度难免更慢。

为什么中国生产不了光刻机

中国的目标,是要在2030年造出EUV极紫外光刻机,这是一条非常困难的路,但是我们也要努力克服,争取实现目标。

原创文章作者:白回眸一笑,如若转载,请注明来自百香果号:https://www.huangjinbaixiangguo.com/article/46690.html

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