⑴ 中国的光刻机达到了世界先进水平,但为何生产高端芯片依然困难重重
018年12月,中微半导体设备(上海)有限公司自主研制的5纳米等离子体刻蚀机经台积电验证,性能优良,将用于全球首条5纳米制程生产线。5纳米,相当于头发丝直径(约为0.1毫米)的二万分之一,将成为集成电路芯片上的最小线宽。台积电计划2019年进行5纳米制程试产,预计2020年量产。▲半导体器件工艺制程从14纳米微缩到5纳,等离子蚀刻步骤会增加三倍
刻蚀机是芯片制造的关键设备之一,曾一度是发达国家的出口管制产品。中微半导体联合创始人倪图强表示,中微与科林研发(Lam
Research)、应用材料(Applied Materials)、东京威力科创(Tokyo Electron
Limited)、日立全球先端科技 (Hitachi High-Technologies)
4家美日企业,组成了国际第一梯队,为7纳米芯片生产线供应刻蚀机。中微半导体如今通过台积电验证的5纳米刻蚀机,预计能获得比7纳米更大的市场份额。
中科院SP超分辨光刻机
提问者所说的中国光刻机达到世界先进水平,应该是指2018年11月29日通过验收的,由中国科学院光电技术研究所主导、经过近七年艰苦攻关研制的“超分辨光刻装备”项目。
该项目下研制的这台光刻机是“世界上首台分辨力最高的紫外(即22纳米@365纳米)超分辨光刻装备”。这是一种表面等离子体(surfaceplasma,SP)超分辨光刻装备。
▲中科院SP光刻机加工的样品
然而,此次验收合格的中科院光电技术研究所的这台表面等离子超衍射光刻机(SP光刻机)的加工精度与ASML的光刻机没法比。没法用于刻几十纳米级的芯片,至少以现在的技术不能。
据光电所专家称,该所研制成功的这种SP光刻机用于芯片制造上还需要攻克一系列的技术难题,目前距离还很遥远。也就是说中科院研制的这种光刻机不能(像一些网媒说的)用来光刻CPU。它的意义是用便宜光源实现较高的分辨率,用于一些特殊制造场景,很经济。
总之,中科院的22纳米分辨率光刻机跟ASML垄断的光刻机不是一回事,说前者弯道超车,就好像说中国出了个竞走名将要超越博尔特。
显然,中科院研制成功的这台“超分辨光刻装备”并不能说明我国在市场主流的的光刻机研制方面已经达到了世界先进水平,那么现阶段我国的光刻机的真实水平又是怎样的呢?且看以下对比。
⑵ 中国的光刻机与刻蚀机已经达到世界先进水平,为什么有些人还说中国芯片业依旧前路艰辛
据媒体报道,2018年12月,中微半导体设备(上海)有限公司自主研制的5纳米等离子体刻蚀机经台积电验证,性能优良,将用于全球首条5纳米制程生产线。5纳米,相当于头发丝直径(约为0.1毫米)的二万分之一,将成为集成电路芯片上的最小线宽。台积电计划2019年进行5纳米制程试产,预计2020年量产。
中国的刻蚀机的确是达到了世界先进水平,光刻机还早,而且就算是这两样都世界先进了,不代表中国芯片业的前路就不艰辛了。目前中国的刻蚀机的确领先,5纳米等离子体刻蚀机已经通过台积电验证;但是光刻机就差多了,之前新闻报道中提到的“中科院SP超分辨光刻机”其实最多只能算是一个“原型机”,和ASML的光刻机不能相提并论,也不能用来制造芯片,还需要攻克一系列的技术难题退一步讲,就算是中国的光刻机与刻蚀机都达到世界领先就解决问题了么?ASML的EUV光刻机我们已经下单等待交货了,是不是到货以后中国就可以生产7nm甚至是5nm的芯片了不要把问题想简单了,以为芯片也只有光刻机和刻蚀机。芯片制造的技术、经验、工艺以及人才是一个系统性的工程,台积电也不是一天建成的,有了光刻机也不代表我们就能造出最顶尖的芯片。
⑶ 终于实锤,中芯禁运:影响有多大呢
中芯国际暴涨,也预示着我国半导体产业发展积极向好,不光是国内资金国外资金也对中国未来十分看好。芯国际在面对最大的困难时,不跌反而大涨,暗示资金对中芯国际的未来积极看好,同时也是看好我国半导体发展前景,资金都是逐利的,都是市场的预见性的反应。但近期我国最先进的芯片代工厂中芯国际和华为遭遇一样的“待遇”的消息,引发业界广泛关注。因中芯国际在设备和半导体材料上对美国技术有依赖,很多人担心中芯国际的未来。
影响有多大?
这对我国企业来说,是困难同时也更是自我变得强大的机遇,去美化技术势在必行,我国的态度是十分坚决和明确的,既然无法购买到关键的设备和材料,那么中芯国际就会搞出真正去美化的生产线。再也不用像以前那样担心美国会挑事了,现在反而可以直接毫不避讳的去发展国产技术与设备替代了。
另外,对于中芯国际来说,短期影响也不会大,对于今天的情况也早有预见,已积极做好了准备。同时,中芯国际应该对国产供应链完全放开,尤其是以华为为首,积极建立国产化供应链,我国半导体产业也将加速!
⑷ 中国7nm技术成功了吗
半导体行业本身是个高科技行业,半导体行业从上游到下游,依次又有材料和设备、芯片设计、芯片制造、芯片产品封测等行业。在芯片设计行业中,国内最具代表性的芯片设计厂商当是华为旗下的海思半导体莫属。据IC Insights之前对外公布的数据,到2017年,海思半导体的营收就已经增长到47.2亿美金,在该年中的研发投入也直逼10亿美金。在芯片制造(晶圆代工)行业中,在中国大陆地区排名第一的本土厂商则是中芯国际。目前,中芯国际最为先进并已投入量产的工艺是28nm工艺。预计到了2019年,中芯国际有望投产14nm工艺。不可否认的是,在芯片设计和制造两大行业中,本土厂商与国际厂商相比仍然有些差距。在材料与设备行业中,国内本土厂商仍须奋力追赶国际领先同行。不过,中微半导体倒是一个特例。
日前,国内有不少媒体纷纷在网络上转发或分享了一段播放时长约5分钟的视频内容,该段视频来自央视。2018年3月3日晚间,据央视纪录片《大国重器》讲述:位于上海的中微半导体,已经研发出了7nm刻蚀机,这标志着中国本土厂商自主研发的芯片制造设备终于与世界最先进水平保持同步了。目前,芯片制造行业最大的代工厂商台积电已经开发出可量产的7nm制程工艺,并在业界居于领先水平。而在7nm工艺设备方面,台积电有五大设备供应商,分别是应用材料、科林研发、东京威力科创、日立先端和中微半导体。换言之,中微半导体是唯一一家来自中国大陆的半导体设备厂商,且为台积电供应7nm刻蚀机台。显然,中微半导体自主研制的设备是深受台积电认可的。
刻蚀机不同于光刻机。光刻机是激光将掩膜版上的电路临时复制到硅晶圆片上,刻蚀机是按光刻机在硅片上刻好的电路结构,在硅片上进行微观雕刻,以刻出沟槽或者接触空。中微半导体研制的7nm刻蚀机台,所采用的是等离子体刻蚀技术,台积电等芯片制造厂商利用该设备,可以在硅片上雕刻出微观电路。
中微半导体研发的7nm刻蚀机中,有着名为气体喷淋盘的核心部件。另有媒体这样报道:“气体喷淋盘是刻蚀机最重要的核心部件之一,也是7纳米芯片刻蚀机中的一项关键技术点。它的材料选择和设计对于刻蚀机性能指标的影响至关重要。中微和国内厂家合作,研制和优化了一整套采用等离子体增强的物理气象沉积金属陶瓷的方法,这种创新的方法极大地改善了材料的性能,其晶粒更为精细、致密,缺陷几乎为零。相比国外当前采用的喷淋盘,中国的陶瓷镀膜喷淋盘寿命可以延长一倍,造价却不到五分之一。”
中国本土厂商能够研制出可与世界最先进水平同步的刻蚀机,与中微半导体的创始人尹志尧,以及该公司的技术骨干们是分不开的。尹志尧曾经在美国应用材料(半导体设备行业中的龙头老大)担任过副总裁,并参与领导了几代刻蚀机的研发工作,在美国工作期间就持有了86项专利。十三年前,当时已经60岁的尹志尧决心放弃优越的物质待遇,离开美国并回国创业。有媒体直接引用过尹志尧说过的一句话:“给外国人做嫁衣已经做了很多事情了,那我们应该给自己的祖国和人民做一些贡献,所以就决心回来了。”
当时,跟随尹志尧一起,从美国回到中国的,还有大约三十位资深工程师,这些工程师曾经在应用材料、科林研发等半导体设备厂商中有过二、三十年的研发和制造经验。尹志尧等人从美国回国之际,美方要求所有的技术专家都不得把美国公司的技术如设计图纸、工艺过程等一并带回国内,还对这些技术专家们所持有的600万份文件和个人电脑做了彻底清查。
尹志尧及其团队回到国内以后,于2004年在上海创立中微半导体,并从零开始研发和制造刻蚀机等设备。2008年,中微半导体的刻蚀机进入国际市场。然而应用材料和科林研发实在难以接受中微半导体能在短短3年左右的时间里研发出高端刻蚀机的事实,先后向中微半导体提起专利诉讼,最终这两次旷日持久的专利诉讼都以中微半导体胜诉而告终。2015年,美国商业部下属的工业安全局特别对外发布一则公告称,由于中国本土厂商已能够研制出具备国际竞争力的等离子刻蚀机,决定把等离子刻蚀机从美国对中国限制的技术设备名单上去除。到了今天,中微半导体的设备产品已经远销欧洲、韩国、新加坡、台湾等地,且在原材料方面同样取得了局部性的突破。
最后,引用尹志尧在央视纪录片中的说的话:“我国正在成为集成电路芯片和微观器件生产的大国,到2020年,在我国新的芯片生产线上的投资将会超过美国、日本和韩国等地区的投资,中国会变成一个最大的芯片生产基地。我们相信到2030年,我国的芯片和微观器件的加工能力和规模一定能完全赶上并在不少方面超过国际先进水平。”