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。对光刻精细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:
测量系统(光学、电子束、扫描仪内和图案保真,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e-beam需要单机产生电子束并生成图像,而In-Scanner是亚纳米级的——尺寸精度小于1纳米)
光学检查机 电子束有一个特殊的系统来负责 ASML最新EUV极紫外光刻系统TWINSCAN NXE:3400C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,由于存在针对西方社会主义国家的禁运游戏,如《瓦森纳协定》和《关于常规武器和两用物品及技术出口管制的瓦森纳安排》,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!
蓝色是瓦森纳协定国。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。
少毒奶多务实。把他们吹上天不一定是好事。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。