我国能生产光刻机。只是在技术水平上与国外最先进的有差距。
不过我们一直没放弃努力,现在已经有望缩小差距了。再坚持一下,黎明前的黑暗就会过去。
光刻机是芯片生产的关键设备之一。
芯片生产,需要用到几个最关键的设备:分别是光刻机、刻蚀机、清洗机、等离子注入机。我们都能生产。刻蚀机已经达到世界最顶尖水平。清洗设备和等离子注入也堪用。现在差的就是高精度的光刻机。
光刻机有什么用呢?下面通俗说一下光刻机在芯片生产中的作用。
下面把芯片生产比喻成木匠雕花,可以方便普通人理解。(二者主要是精度差别,材质差别。木匠雕花精度到毫米即可,芯片要到纳米。木匠用木头雕刻,芯片用硅的晶圆雕刻)

芯片生产:
第一步:设计。芯片设计公司进行设计,最后出图。这就像木匠雕花,先由设计师画图。
第二步:备料。芯片的主料是圆晶,就是硅,当然还要用些辅助材料。木匠买来木料等。
第三步:放样。这时要用到光刻机了。要用光刻机把设计好的图纸画到圆晶上。这里要求精度必须和设计精度匹配。如果这一步做不了,后面就只能干瞪眼了。木匠也要放样,根据图纸,在木料上把要雕刻的图样描画好。。
第四步:施工。这时刻蚀机上场。有等离子刻蚀或者化学刻蚀可选。刻蚀时按图施工。这就好比木匠师傅按画好的图案雕刻,使用凿子,刻刀是一样的。施工中要注意保持环境卫生。
第五步:清洗。其实是和施工混合在一起的,边施工边清洗。这就好比木匠雕刻时用毛刷,或者用嘴巴吹木屑。只是芯片要求的清洗超级严格。
第四、第五步要重复多次,具体情况视加工芯片的复杂情况而定。
第六步:封装。施工完毕后要保持住施工成果,隔绝一切可能的伤害,芯片封装要求也很高,要用到离子注入等设备。木匠这环节简单。施工完毕后,现场都清理干净了,弄点清漆把作品保护好。
如果不能用高精度的光刻机放样,是生产不出来高水平的芯片的。光刻机在制造流程中要使用多次,包括最后的封装环节也要用。
下面说说光刻机的市场状况:
现在高等级的光刻机世界上有美国、荷兰、日本三个国家5个公司能生产。分别是荷兰的ASML、日本的Nikon、日本的cannon、美国的ultratech以及我国的上海℡☎联系:电子(SMEE)。
这五家里面,荷兰的ASML一家独大,完全垄断了高精度光刻机。
目前还在追赶的,只有中国,其他几家都放弃了。因为难度太大。
目前ASML的技术是10nm,马上是7nm。
上海℡☎联系:电子的技术是90nm。
我们能买到的最新设备的技术是中芯国际即将投产的生产线1

好消息是2017年,长春光机所承担的国家科技重大专项项目“极紫外光刻关键技术研究”顺利通过验收,这标志着国产22-32 nm设备就要出来了。我们离ASML又近了一步。
; 在新能源飞速发展和产品智能化的大背景下,高科技进入蓬勃发展阶段,所有高科技产品最不可或缺的核心部件就是芯片了。作为以智能手机为主要业务的
华为
,对芯片的需求量更是巨大。
大家都知道生产芯片最重要的器械就是
光刻机
,但由于受到来自
漂亮国
的制约,“实体清单”规则被修改后,
ASML
因为生产光刻机的技术有一部分来自于漂亮国,受此影响,连带着芯片代工厂也无法为华为公司提供芯片代工服务。
华为现在最先进的芯片是采用台积电5nm工艺制作的
麒麟9000芯片
,但随着“限制令”的制约,
麒麟9000
芯片的库存正在一天一天减少,在无法获得5G芯片的情况下,华为只能采用
高通
的4G芯片,没有
5G
芯片的支持,华为的5G手机只能当成4G来用,也因此,华为的手机业务受到了重创。
事实上,不仅是华为,我国其他高科技企业现在都处于“缺芯”状态。如果要解决“缺芯”难题,首先我们就要解决光刻机的自产自研问题。
中科院
立功了
为了实现我国高端光刻机的国产化,中科院长光所、上光所联合光电研究院在2009年,启动了“高NA浸没光学系统关键技术研究”,进行高端光刻机的攻坚。该项目于2017年在长春国科精密验收,曝光光学系统研发核心的骨干人员也在同年间转入长春国科精密继续钻研光刻机技术难题。
在此之后,国望光学引入
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
,以及
上海光学精密机械研究所
推动国产光刻机核心部件生产。在2016年,国望光学研发出90nm节点的ArF投影光刻机曝光光学系统,之后将继续向28nm节点ArF浸没式光刻曝光学系统研发进攻。
长春国科经济在2018年也传来好消息,攻克了高NA浸没光学系统的关键技术研究。这也是我国实现完全拥有自主知识产权的高端光刻机曝光光学系统的标志。这些成就的达成都离不开中科院的技术支持,可以说中科院立了大功了。
为什么要花费那么大的精力去研发曝光光学系统呢?这对光刻机的制造很重要吗?这我们就要从光刻机的工作原理说起了。光刻机又叫掩模对准曝光机,它的工作原理简单地说类似于照片冲印的技术。
光刻的过程就是在制作好的硅圆晶表面涂上一层光刻胶,然后通过紫外线或深紫外线透过
掩膜
版,把上面的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上,在
光刻胶
的覆盖下,这些被光线照射到的部分会被腐蚀掉,而没有被照射到的部分就会被保留下来,形成我们所需要的电路结构。所以曝光系统可以说是光刻机的核心组成之一。
国产光刻机正式传来好消息
根据国望光学在发出的公示,
投影光刻机曝光光学系统将应用于28nm芯片的批量生产当中。
在这之前,我国只能制造出用于90nm制程的光刻机,但随着这两项技术的突破,我国对于28nm光刻机制程实现了突破性的进展。
28nm芯片有着比90nm芯片更加优越的性能,用途也更加广泛,尤其是对于新能源产业,如新能源汽车或者智能家居产业填补了对于28nm芯片缺失的空缺。
此外,根据媒体消息,上海℡☎联系:电子也做出披露,在2021到2022年将会交付出第一台28nm工艺的国产沉浸式光刻机。这表明我国完全能实现28nm芯片自由。拥有完整的知识产权和自主产业链,就无畏海外市场在芯片上对我们“卡脖子”了。
虽然28nm芯片已经能满足大部分的生产需求,但是对于华为这些手机厂商和其他一些国产芯片来说,28nm的精度还是不够用的,接下来我国的下一步目标便是进行5nm制程光刻机的攻克,手机对于芯片的精度要求要更高,所以目前我国还是不能停下研发的脚步。
虽然目前我国还没研发出5nm制程的光刻机,但已经可以制造出5nm制程的刻蚀机了,这对于我国芯片发展也是一个鼓励性的好消息。
成果是喜人的,但如果拿来与世界上最先进的7nm制程光刻机比的话还是远远不够的,国产化光刻机的道路还要走很远。
众所周知,美国总是在处处对中国企业华为设限,以防止威胁到自己的 科技 霸主地位。最主要的是禁止美国企业向华为兜售芯片,意图切断华为的芯片供应链。
华为5G的出现,打破了近百年来欧美国家垄断通讯行业核心技术的局面。作为世界 科技 老大哥的美国,能不着急吗?虽然华为率先推出了5G技术,但是因为美国的阴险狡诈,切断芯片供应链。导致中国的5G技术就仿佛空中阁楼,没有扎实的地基。
中国的 科技 发展,再一次被别人掐着脖子做实验。但是中国已不再是过去的中国,这样的日子必须得到改变。为此,中国国家科学院电子研究所与清华、复旦、同济等21所高校展开合作,夜以继日地搞科研,决心做出自己国家的光刻机。有了光刻机,中国人就能制造属于自己的芯片,不用再大量的从外面购买。
我国国产首台中端光刻机投产
功夫不负有心人。我国终于成功制造出了首台中端光刻机,并且已经投入到生产之前的检测和认证阶段,只要检测通过,相信不久的将来,该光刻机就能投入使用,为我国半导体下游企业输送国产芯片。
该消息一出,立马引起了国内外媒体的关注以及14亿国人翘首以待。因为这表示,芯片制造行业要重新洗牌。
中国人拥有了属于自己的国产中端光刻机,芯片自主化不再是一句口号。作为目前市场占有率最高的企业——台积电,现在应该也感到了一丝不安。这台光刻机的研发成功,对中国的意义远远超过我们的想象。
之前说起芯片,人们第一时间想起的是英特尔。当年这个牌子广告,也陪伴了一代人的成长。其实对于中国人来说,我们还有一个不为人熟知的芯片,那就是龙芯。龙芯从成立到发展的20年,也恰恰是中国半导体行业和通讯行业蓬勃发展的20年。
在刚刚创立龙芯时,国人都不看好。认为做芯片是个费力不讨好的事情,前期投入巨大的时间、人力、财力,而且还不一定成功。但是龙芯发展到今天,在美国人对中国通讯行业进行封锁时,龙芯能够站出来为中国企业挺一把。这也让老百姓认识到一个严重的事实:中国必须实现芯片自主化,打造自己的芯片生产供应链。
将来芯片行业将有什么变化?
其实芯片的投入和回报是成正比的。芯片行业是一切工业的基础。任何高 科技 产品离开芯片,都没办法存活。不管云端技术做得有多好,硬件不行,一样歇菜。所以华为既然已经能够拥有5G技术,中国就一定要为华为争一口气,不能让自家的企业在国外到处碰壁,无法进一步发展。
但是中国发展自己的芯片,并不仅仅为了华为。中国有自己的完整工业链,而芯片的作用能够波及互联网、制造业、智能工业、重工业等等。可能对于发达的资本主义国家来说,第三产业在其 社会 占比中占大头,但是对于中国这样的发展中国家来说,工业始终是命脉。
目前世界上正在进行第四次工业革命,这一次,中国能够挤进波浪中翻涌。而在早前,德国就发布了工业4.0转型升级计划。
德国的率先发布,引起了全世界瞩目。所有国家都在谋求自己能够从第四次工业革命中脱颖而出。未来的工业一定是和智能分不开的。那么智能的基础就是芯片。如果没有芯片,何谈工业革命?
华为投资光刻机
值得一提的是,近日,华为又有了新的动作。通过天眼查显示,北京科益虹源光电技术有限公司,新增股东哈勃 科技 投资有限公司,而哈勃投资的实际控股人则是华为。那么华为为何要投资北京科益虹源光电技术有限公司呢?该公司的自然法人还包括中国科学院℡☎联系:电子研究所,说明这是一家由科研机构牵头的以生产光刻光源的公司。
光刻光源又是一部光刻机的核心零部件,所以由此可以看出华为正在向半导体上游行业进军。之前华为被美国卡着脖子,此举也是众多华为对抗美国的手段之一。如果没有关键芯片来连接5G,那么5G技术也无法支撑。过去,我们的芯片严重依赖进口。每年都要花费几十个亿在芯片上,而且是美国动不动就翻脸不认人,不论从何种角度出发,华为乃是中国一定要实现芯片自主化,自产自供自销。
此次中端光刻机落地,未来一定会在大大增加我国国产芯片的产量。国产芯片的缺口一旦被填补上,我们再也不要过分依赖于进口。当然 我们目前只能实现基本芯片自主化,未来还有很长一段路要走。
如果中国举全国力量研发芯片和研制光刻机,也需要10-20年左右。
在中国芯片制造被漂亮国“卡脖子”的时候,ASML总裁Peter Wennink曾经在一次科技会议上明确表示,“高端的EUV光刻机永远不可能(被中国)模仿。”虽然说,皮特老板的话听起来不太顺耳,甚至有些打击我们的积极性和自信心,但是不得不说,人家能说出这一番话来,肯定是有人家的底气的。
ASML的皮特老板还说:“因为我们是系统集成商,我们将数百家公司的技术整合在一起,为客户服务。这种机器有80000个零件,其中许多零件非常复杂。”据他介绍,许多企业专门为光刻机生产诸如镜头、反光镜和其他光学部件,目前为止,世界上的任何公司都不可能轻易地模仿制造。
实际上,许多网友对此言论是有些不屑一顾的,他们似乎觉得生产光刻机其实并不难,只要中国拿出当年自力更生地研发制造“两弹一星”的精神和意志来,那么,哪怕四处碰壁、困难重重,也一定能得偿所愿地制造出中国自主知识产权的光刻机来。
但是这样的说法,显然太过主观臆断。
无论如何,想要造出高精度、高可靠和高品质的光刻机,都不是一件容易的事。
就拿ASML公司来说,虽然是荷兰公司,但是背后却是美国资本的掌控。在全部数万个零部件中,有许多关键部件,都是来自美国和日本的高科技公司。而美国科技的领先,一方面是在大量资本投入下设计研发的先进,另一方面更是世界各国科技人才的趋之若鹜。
有财富、有资本,又有人才,点满了“科技树”的美国科技,自然在光刻机和芯片领域一往无前。
纵观短短几十年的芯片技术发展史,荷兰的ASML公司坚持技术整合,迎合客户需求,抓住了电脑、手机和数码产品水涨船高、突飞猛进的历史机遇,堪称是美日两国在半导体科技领域相互竞争的“幸运儿”。
就咱们国内的半导体行业来说,上海℡☎联系:电子的光刻机在2019年以前保持在90纳米左右,已经是国产光刻机的最高水平,但是在“卡脖子”事件之后,国产芯片制造产业显然得到了迅猛发展。据悉,上海℡☎联系:电子在两年内已经率先研发出28nm光刻机的先进技术,并有望尽快向企业交付。而中科院光电所已经研发出光刻分辨率达22nm的技术,但是研究归研究,想要量产出来,成千上万零部件的设计研发、制造整合,都会是层出不穷的大问题。
不管怎么说,上海℡☎联系:电子和中科院光电所能够研发出成熟可行的光刻机技术,值得我们每一个中国人庆贺,但是我们也要看到,国内光刻机和荷兰ASML光刻机,仍然有设计研发、零部件整合与制造工艺方面的巨大差距,而西方国家深耕细作几十年的技术壁垒和鸿沟,我们想要在两三年内寻求突破,无疑是比较困难的。
虽然说,研发国产芯片和研制国产光刻机是摆在华为“打工人”和我们每个中国人面前的“当务之急”,但是正所谓“欲速则不达”,在当前的形势下,我们既需要快马加鞭地加速追赶速度,也需要统筹兼顾国内半导体行业的发展现状。
或许等到某一天,咱们中国人就是“专治各种不服”,成功地凭借着顽强不屈的精气神和举国之力的众志成城,研发出了高精度光刻机,到那时候我们也必须牢记:再先进的光刻机,也是用来脚踏实地生产芯片,完善和改进我国的半导体产业链的,而不是摆出来“论功行赏”,给脸上“贴金”的。
因此,正常来说,就算是中国举全国力量研发芯片和研制光刻机,也需要10-20年左右。
如果心急火燎,抡圆了胳膊,一窝蜂地“大干快上”,很容易忽略科技发展的正常规律,反而会造成各种意想不到的问题。
但是就我个人来说,我当然希望光刻机的研发制造越快越好!
2023年量产。
6月22日,中国电子信息产业发展研究所所长温晓军在接受采访时表示,国产14nm芯片明年年底可以的实现量产,国产芯片已经迎来了最好的时刻。
14nm生产线在半导体行业中非常关键,数据显示,14nm及以上制程可以满足目前70%半导体制造工艺要求。值得一提的是,我国自研台式电脑CPU就是基于14nm工艺。而且,相关部门为中国半导体产业制定的发展目标是2025年实现70%芯片自给自足。
光刻机特点
严格地说并没有所谓的几纳米几纳米光刻机,这种说法一般来说只是代表这种光刻机可以实现几纳米工艺。其实中高端光刻机主要分2种,DUV光刻机和EUV光刻机。
那么光源作为光刻机的核心部件之一,随着人类科技的不断进步,其波长也在不断缩小。从436nm、365nm的近紫外光,到248nm、193nm的深紫外光,也就是DUV光刻机使用的光源,发展到现在,最先进的EUV光刻机采用的已经是13.5nm极紫外光。
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