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前段時間,中芯國際向荷蘭ASML訂購了一臺EUV極紫外光刻機,這是中芯用于7nm工藝的光刻機。但是,ASML的突然意外失火,讓中芯錯失這臺機器。實際上,就算不失火,我估計中芯也拿不到這臺機器!“技術(shù)的壟斷”不會讓我們掌握這項關(guān)鍵性技術(shù)。我們即使無奈,卻只能“忍氣吞聲!”

我們先解決一個問題:為什么荷蘭ASML公司可以壟斷80%的光刻機市場份額?原因很簡單,技術(shù)先進。而我們?yōu)槭裁粗圃觳怀龉饪虣C?同樣原因很簡單:技術(shù)落后!

我們首先要知道,光刻機是什么?

光刻機,通過將各路電路的圖案經(jīng)過激光,縮微投影爆光到光刻膠上。看似簡單的解釋,其實非常復雜。所以,如今做的最好的就是荷蘭的ASML的光刻機。而,尼康,佳能,中國的上海微電子裝備和它相比還遠遠不如。

那么,為什么臺積電,三星可以擁有ASML最先進的光刻機呢?主要是因為臺積電,三星在ASML中都有股份。所以,它們可以第一時間使用到ASML公司的光刻機。

目前,我國為了擺脫這種困境,專門成立了,上海微電子裝備有限公司(SMEE)。終于在2007年研究出了90nm高端投影光刻機;而在2016年內(nèi)部驗收了28nm光刻機。雖然說和荷蘭ASML的7nm光刻機相去勝遠,但是這已經(jīng)是進步。

其實,上海微電子的在光刻機領域的進步雖然有目共睹,但是和荷蘭之間的差異還是非常大的。這里主要是因為一些關(guān)鍵零部件,還是來歐美發(fā)達國家,比如瑞典的軸承,德國的鏡頭,美國的光柵,法國的閥件等等。而這些國家對于中國零部件都是禁運的。

所以,在這些關(guān)鍵的零部件中對中國進行禁售,也是反映了歐美國家害怕,一旦中國掌握了光刻機技術(shù),會對歐美國家產(chǎn)生多大的影響,特別是在芯片領域的自主。

而光刻機中的一些關(guān)鍵技術(shù),需要我們特別注重基礎科學研究,加大投入。只有在慢慢的投入過程中獲得提升,才能夠擺脫西方國家的壟斷。

最佳貢獻者
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中國有自己的光刻機技術(shù),但是距離世界頂尖水平差距還是非常明顯。做光刻機最厲害的企業(yè)屬于荷蘭的ASML公司,幾乎全球頂端的光刻機都是他們一家來供給的,而且最高端的還不賣給中國,單單一臺的價格就價值1億美金,在全球范圍內(nèi)有錢都買不到的地位,這也是國內(nèi)光刻機努力的對象,中國也擁有自己的光刻機技術(shù)但是距離頂端差距還是非常明顯。

說到光刻機早期中國只是在90nm上有突破,近些年中國利用紫光光源成功突破了22nm的技術(shù)壁壘,發(fā)現(xiàn)中國已經(jīng)在這方面有了突破于是荷蘭的ASML也開始答應給中國提供設備,即使同意供給肯定不是最先進的,同時也是為了抑制中國光刻機的發(fā)展。中國很多核心技術(shù)就是在這種狀態(tài)下誕生的發(fā)現(xiàn)中國有了突破,馬上一個大轉(zhuǎn)彎扭轉(zhuǎn)態(tài)度,要想贏得別人的尊重還是需要依靠自身的技術(shù)實力,歐美國家在很多技術(shù)都對中國封鎖,只要是中國在技術(shù)上有了突破馬上就會降價銷售,也在一定程度上抑制中國產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

說到光刻機的最頂尖還是荷蘭的ASML公司,一個光刻機只是零件就需要3萬多個,而且想要購買ASML的設備,必須先要入股這家企業(yè),這是非常獨特的一種營銷方式,像三星臺積電都是ASML的主要客戶,臺積電是全球最大的芯片光刻機代工廠,不要小瞧簡單的代工,不像普通的代工技術(shù)那么簡單需要有極高的門檻,中國的光刻機技術(shù)主要應用在低端芯片上,時間久了也能慢慢積累出一定的經(jīng)驗,中國的光刻機技術(shù)早晚能夠突破,但需要很長的一段時間。

光刻機需要精密的測量儀器,在這方面國內(nèi)的理論基礎還比較薄弱,這些需要長時間產(chǎn)業(yè)的積累,幾萬個零件需要用全球的元器件,核心器件掌握在德國美國日本等國家的手上,即使理論上突破在實踐過程中也未必能夠有對應的元器件去測試。如果中國擁有了真正的高端的光刻機,歐美等國家也只能拿出最新的光刻機出售給我們,并且在價位上要比之前低很多,中國改革開放以來在基礎工業(yè)上有了很大的進步,但是很多稀缺行業(yè)還是處于非常落后的位置,特別是像光刻機這種高精密的儀器。

現(xiàn)在階段要做的是如何攻克尖端的光刻機,荷蘭的ASML主要用到德國的高精密制造和測試技術(shù),在國外90%高精密儀器對中國都是禁運的,這些工藝不是簡單的制造業(yè)需要時間日積月累來完成,路漫漫其修遠兮,希望能幫到你。

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我對光刻機不懂,對芯片也不懂,只說說自已的看法。

在很多人眼里,光刻機和芯片就是唯一的高科技,制造光刻機只有何蘭那家公司,制造高端芯片只有臺積電和三星。

不管是七納米也好,五納米也好,就是全宇宙第一也好,都是為了減少芯片體積,好塞進功能日益增加的手機里面。但芯片可不止用于手機,上至航天器,下至日常電器,都有芯片的存在。軍用芯片要求皮實耐操,日常電器要求簡單實用,對芯片體積要求不大,我想,生產(chǎn)這些芯片用不了何蘭公司的七納米光刻機吧。

現(xiàn)在增長最快的是車載芯片,汽車那么大,芯片大點應無所:謂。高通芯片再先進,目前也指染不了。

再說,荷蘭公司一年也就生產(chǎn)十多臺高端光刻機,除了臺積電和三星等,不見多少歐美公司用?梢姄嗡酪簿湍敲创笫袌,并非不可或缺。如果荷蘭公司的產(chǎn)品有航母丶火箭丶四代機那么重要,甚至有挖洞的盾構(gòu)機那么重要,早就沒荷蘭公司的事了。

我是農(nóng)民,語文水平不高,別笑我文筆不通。

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如果中國可以做出光刻機,歐美國家會有什么反應?這確實是個值得探討的問題,不只是光刻機,在我們這幾十年高速發(fā)展的歷史已經(jīng)證明,我們需要進口的東西別人會聯(lián)合死勁抬高價格賺我們的錢并且還不會把最好的賣給我們,當我們萌芽發(fā)展起來以后又不停的阻撓壓制我們,最后靠我們的堅強反過來又搞死他們。光刻機一樣,當我們做不出來時價格高昂還不把好的賣給我們,當我們可以做出光刻機可以大批量生產(chǎn)時,估計也會遭遇這樣那樣的阻撓。

目前國產(chǎn)光刻機可以說還處于剛剛發(fā)芽的狀態(tài),別人ASML已經(jīng)在7nm制程上大展身手了,我們量產(chǎn)的設備也就90納米,我們才剛剛研發(fā)出22nm的光刻機,差距不是一般的大。因為我們的光刻機起步很晚,再加上以前忽略國產(chǎn)高端芯片的研發(fā)制造也有關(guān)系。但早在2009年國產(chǎn)封裝光刻機就開始了生產(chǎn),由上海微電子裝備有限公司研發(fā)的封裝光刻機應用在了江陰長電先進封裝有限公司里,并且應用在8英寸及12英寸的多層光刻中。

現(xiàn)在研發(fā)出世界第一臺單次成像達到22納米的SP光刻機,也是非常厲害的了。這種光刻機與ASML的光刻機模式是不一樣的,按照ASML傳統(tǒng)模式走可能我們要實現(xiàn)趕超超越還不知道是猴年馬月的事情了,不過SP光刻機可能會改寫這樣的狀況實現(xiàn)彎道超車?此22納米與目前高端的7納米差很多,但情況并沒有這么悲觀。雖然SP光刻機單次成像達到22納米,但結(jié)合多重曝光的技術(shù),可以制造10納米以下的信息器件。只不過要等到2022年左右才能完成驗收,還要等幾年才能成熟的應用。

在現(xiàn)階段我們國產(chǎn)光刻機還很弱小時,即使是歐美國家也沒有辦法阻撓,最多也就是封鎖封鎖技術(shù)和人才。但一旦有一定形成一定的氣候時,他們可能就會有各種各樣的方法與借口進行阻撓到他們市場銷售等等。但就像以前家用電器發(fā)展一樣,當我們強大到一定程度時,對他們形成反沖擊又不得不接受我們,只要產(chǎn)品品質(zhì)夠好,光刻機也會是一樣的。這幾十年的發(fā)展道路就是這樣走過來的。


不過,好事雖多磨,但終究會好起來的。


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如果我們做出光刻機,那對于我國芯片產(chǎn)業(yè)是最好的,說明我國的科技產(chǎn)業(yè)進去了新的發(fā)展階段,基本上是即將結(jié)束了國外芯片一家獨大鵝子情況,

一、什么是光刻機

光刻機叫掩模對準曝光機,主要是芯片制造的核心機器,芯片的工藝需要由于光來雕刻電路,這就是光刻機,需要對應的光刻機才能生產(chǎn)對應的芯片,比如7nm的芯片需要至少7nm芯片級的光刻機才能生產(chǎn),所以光刻機本質(zhì)上就是芯片技術(shù)的保證,現(xiàn)在如果出來5nm光刻機,馬上就可以生產(chǎn)5nm芯片了,而沒有5nm光刻機,就不可能生產(chǎn)5nm芯片。

二、光刻機需要巨大的投入

光刻機龍頭asml1971年就從菲利普分出來了,已經(jīng)有近50年的歷史,而且投入巨大,2017年asml的研發(fā)成本是97億元,而一個光刻機的評論售價高達1億美元,euv光刻機成本高達1億歐元。

所以asml壟斷了光刻機,曾經(jīng)受制于西方的技術(shù)封鎖,asml都不賣最新的光刻機給我國,不過現(xiàn)在已經(jīng)開放了。

三、光刻機是對芯片的巨大發(fā)展

我國現(xiàn)在研發(fā)的光刻機甚至都不能使用生產(chǎn)CPU,所以用在技術(shù)要求不高的場景,所以這根本不可能打破國外的芯片壟斷,我們還是只能買高通,用amd的基礎架構(gòu)。

如果生產(chǎn)了光刻機,那西方就要擔心我們的芯片產(chǎn)業(yè)在全球領先了。而且整個芯片產(chǎn)業(yè)鏈都會發(fā)展起來。

你認為我國芯片華為還有發(fā)展壯大的機會?

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哈哈,中國本身就是可以造出光刻機的,不過比世界最先進的標準差兩到三代,荷蘭阿斯麥的高端光刻機現(xiàn)在可以做出7納米工藝的成熟產(chǎn)品,下一步應該是5納米,3納米。

不過最近兩年我國光刻設備研發(fā)取得長足的進步,發(fā)展驚人,就在前兩天爆出喜訊,中科院光電研究所攻關(guān)研制出世界首臺用紫外光源實現(xiàn)了22納米分辨率的光刻機。其實計劃是2030年要達到世界先進水平,與世界先進技術(shù)齊平,以現(xiàn)在看來可能會提前完成目標。



我國光刻技術(shù)進步,會使世界上的光刻設備銷售價變成白菜價,荷蘭阿斯麥的高端光刻設備售價可以達到1億多美金一臺,光一個極紫外光源就要3000萬,而我們的紫外光源只要幾萬塊錢一個,光刻機整機也只需百萬級別,到千萬級別的。其實我們?nèi)ベI它們的最頂端的光刻機,根本就不會賣給我們。

如果我們有了較先進的光刻機,荷蘭阿斯麥會怎么做?

首先我們的技術(shù)達到什么級別。他會放開同級別的光刻機銷量,允許中國客戶去購買與國內(nèi)同級別技術(shù)的光刻機,前不久中芯國際不是訂購阿斯麥一臺好像是14納米制作工藝的光刻機,花了七八千萬吧,2019年交貨。好處就是它的技術(shù)較成熟,穩(wěn)定,成品率高,它其實愿意開放銷售,就是想把我們的技術(shù)踩在腳下,牽制我們的銷量。也是一種競爭打壓。讓你的研發(fā)經(jīng)費打水漂,長期回不來。

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沒有如果,中國現(xiàn)在就有現(xiàn)成的光刻機。不過歐美并沒有什么反應,震驚是不可能的,因為我國光刻機最高水平目前落后當前國際最高技術(shù)水平的ASML差不多是十幾年的樣子,在民用市場幾乎不具備任何威脅。

目前中國有不到十家光刻機生產(chǎn)商的樣子,目前上市產(chǎn)品走在最前面的是上海微電子(SMEE),其次是長春國科,前者已經(jīng)可以生產(chǎn)整機,后者可以生產(chǎn)光刻機光源和曝光系統(tǒng)。上海微電子90nm光刻機已經(jīng)累計交付100臺,這里的90nm指的是分辨率極限為90nm,不代表芯片制程,芯片制程通常要比分辨率極限低再一些。

SMEE的SSA600/20光刻機,代表目前國產(chǎn)上市產(chǎn)品的最高水平

SMEE的幾款光刻機的技術(shù)參數(shù)

長春國科的90nm光刻機曝光系統(tǒng)


長春國科90nm光刻機曝光系統(tǒng)刻蝕面的電子顯微鏡照片


SSX600系列屬于上一代,也就是第四代光刻機技術(shù)水平。這種光刻機用的是ArF excimer laser光源,屬于一種準分子光源,波長在193nm。然而在第四代中,SSX600也算不上先進,因為它用的還是步進掃描投影路線,這種路線工藝極限只能做到65nm,而我們之前見到的45nm,28nm工藝用的是第四代光刻機中的浸沒步進式光刻機,這種光刻機將傳統(tǒng)光刻機鏡頭和光刻膠之間的空氣換成了液體,因此得名浸沒式,由于液體折射率較大,相當于改變了NA。由光刻機分辨率=k1*λ/NA,可知,NA越大分辨率越高。因此浸沒式光刻機工藝可以大幅提升分辨率,做到45-22nm。浸沒步進式光刻機是新的EUV光刻機出現(xiàn)前的產(chǎn)品,因此上海微電子這個只相當于4代光刻機中的早期水準,落后ASML 最新的EUV光刻機一代半。

浸沒式步進光刻機的原理

ASML光刻機

那么是不是中國光刻機就毫無希望了呢?只能說要追趕還有太長的路要走,但希望還是有。2016年,上海微電子研發(fā)的28nm浸沒式光刻機已經(jīng)通過了驗收,意味著即將投放市場;2017年,長春光機所已經(jīng)在超高精度非球面加工與檢測、極紫外多層膜、投影物鏡系統(tǒng)集成測試等核心單元技術(shù)取得突破,首次試制出了EUV光刻曝光裝置,首次得到了32nm線款的光刻膠曝光圖形。上面提到的光春國科其實是長春光機所的子公司,所以可以預見,背靠長光所的長春國科未來還是有相當大潛力。

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目前阿斯麥代表的euv光刻機是世界頂尖光刻機,再次一點的是日本的尼康與佳能,再次一點的,哈哈,就是上海微電子了。頂尖光刻機,數(shù)量少,價值高。光刻機市場銷量呈金字塔結(jié)構(gòu),但是利潤呈倒金字塔結(jié)構(gòu)。

同一個制程,誰最先進,誰統(tǒng)一整個市場。所以目前世界光刻機市場銷量方面呈現(xiàn)阿斯麥統(tǒng)一一流市場,日本尼康佳能統(tǒng)一二流市場,中國統(tǒng)一三流市場,但是利潤最少。

題主說的能不能造光刻機應該指的是能不能造阿斯麥一級的euv光刻機。這種光刻機的制造是整個西方世界最先進工業(yè)體系配套經(jīng)過不停摸索出來的結(jié)果。

阿斯麥的鏡頭大部分都是世界頂級相機生產(chǎn)商蔡司制造的,而光刻機上的鏡頭,很多都是通過工人借助高精密機器打磨的,這些工人大部分是世代相傳的手藝,而中國目前工業(yè)化也就幾十年。

機械部分的加工精度也要求很高,而德國通快等機床產(chǎn)業(yè)也為阿斯麥提供了支持。

所以如果中國能造出阿斯麥一級的光刻機,也就意味著我們的產(chǎn)業(yè)鏈上的公司已經(jīng)具備世界第一流的水準,也就意味著航天,艦艇,飛機,發(fā)動機的水準也具備第一流水準。

至于說芯片是不是就可以挑戰(zhàn)美帝霸權(quán)了。答案是不能,因為美帝掌握芯片霸權(quán)并不是因為可以制造芯片。拿日本舉例,當年日本在低價購買到美國的芯片制造技術(shù)后,迅速擴大產(chǎn)能。在芯片制造領域,把美國打敗,但是因為芯片設計與基礎科研的落后,在美國推出cpu等通用芯片后,日本整個產(chǎn)能都顯得落后一代。

所以,美國的芯片霸權(quán)在設計層面是因為1.計算機基礎理論的研究走在了世界最前沿。2.成熟的金融體系為高風險活動提供資金。3,健全的制度環(huán)境保證金融體系的健康運轉(zhuǎn)。起碼在這些方面,我們還落后很多。

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國外壟斷了,只能逼迫我們自己研發(fā),最多是慢一點而已,最近國內(nèi)的一些基建設備,譬如開挖地鐵的盾溝機等,都不是國外封鎖自己研究的么。

國際空間站當初沒有我們的份,現(xiàn)在自己建造的中國空間站快要運行了。

西方對中國復興的恐懼,注定了核心技術(shù)只能靠自己,國外都是國際合作,各自專心鉆研自己的特長技術(shù),中國要做,只能全產(chǎn)業(yè)鏈的做,這就注定了中國的科技之路要遠遠難于西方,但是一旦做出來,就不會受任何國家鉗制,譬如中國的火箭技術(shù)。

相信世界最先進的芯片制造機在中國誕生指日可待!

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先來介紹什么是光刻機。

光刻機(Mask Aligner) 又名:掩模對準曝光機。在生產(chǎn)芯片過程中,由于集成電路很細,就比如麒麟980芯片是7nm工藝的,就代表該芯片中電路寬度為7nm,并且電路數(shù)量動輒幾億甚至幾十億條,顯然不能用機械雕刻,這就需要用“光”來雕刻電路,這就是光刻機的用途。

為了達到目的,科學家在金屬上覆蓋上一層光刻膠,然后利用光刻機去照射,那些被光線照射到的光刻膠就消失了,然后再用化學物質(zhì)腐蝕,那么電路的形狀就出來了?梢,光刻機在芯片、電路板的生產(chǎn)過程中多么重要。

正是因為光刻機的精度高、技術(shù)要求高,光刻機的價格一直居高不下,動輒幾千萬美元。更可氣的是最先進的光刻機美國不賣給中國,這也是為什么國內(nèi)芯片達不到高精度,連生產(chǎn)工具都掌握在別的國家手里,生產(chǎn)出的芯片還能比得過別的國家嗎?

非常遺憾的是,現(xiàn)在國內(nèi)的光刻機還處于起步階段,水平落后世界很多。目前國內(nèi)能夠量產(chǎn)的光刻機只能夠光刻90nm的大規(guī)模集成電路,跟最先進7nm的設備差距可以說是極大的。

就在上周四新華社發(fā)文稱,國家重大科研裝備研制項目——“超分辨光刻裝備研制”在成都成功通過專家組驗收。報道稱該設備是世界上首臺用紫外光源實現(xiàn)了22納米分辨率的光刻機。筆者也有幸去了中科院光電所旁聽此次驗收會,寫了報道,還算熟悉,無法茍同一些漫無邊際的瞎扯。

中科院研發(fā)的這臺光刻機并不能用來CPU,只能用在一些技術(shù)要求較低的場景。在驗收會上有記者問:該光刻設備能不能打破國外芯片的壟斷?光電所專家回答說,光刻機用于芯片需要還攻克大量技術(shù)難題,目前距離還很遙遠。

從目前來看,中國是有能力研發(fā)光刻機的,也成功量產(chǎn)了許多。但是要和最先進的光刻機比,國內(nèi)還相差甚遠。不過我們也不需要為之擔憂,在這方面中國本來起步就晚,現(xiàn)在比不過歐美國家也是正常的。都是相信在不久的將來,光刻機這一難題終將被攻克!

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