中美竞争进入白热化的阶段,美国芯片的控制权和中国芯片的自主权之争成了主战场。
芯片(集成电路,或半导体)的产业链条比较长,中国在各个环节上都受到过美国带领的小弟们的狙击。
整体上来说,中国已经具备了防护能力。可以说这个木桶,我们有短板,但装的水勉强够日常家用,如果想进一步抢欧美的饭碗还存在很大的难度。
对于我们还没有形成优势的,都会被删封为“皇冠上的明珠”。以前航母钢板是明珠,“福建号”出来之后,再也没有人说钢板是明珠了;J20首飞时,在军迷的一片欢呼声中,总有那么些“理性人”问发动机是谁的,等到J20换装“太行”发动机时,这些人又不吭声了;眼看高端光刻机差不多是“最后”的明珠了,又有人整出了圆珠笔芯钢珠、打火机铁片之类的“明珠”。(参考本人《薅明珠系列》目前已经更新了14篇,1.14.)
光刻机采用类似照片冲印的技术,把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。芯片在生产中需要进行20-30次的光刻,耗时占到芯片生产环节的50%左右,占芯片生产成本的1/3。因此,光刻机在芯片整个生产环节中占有举足轻重的地位。光刻的工艺水平直接决定了芯片的制程水平和性能水平。
一台完整光刻机包含四大核心模组(光源模组、照明光学模组、光罩模组和晶圆模组),总共有10多万个零部件,ASML的零部件供应商延伸开来,达到5000多家,遍布全球。
目前光刻机市场ASML、佳能(Canon)、尼康(Nikon)三分天下,在DUV和EUV高端光刻机领域,ASML占绝对的领先地位。
中国对芯片具有强烈的需求,在高度全球化的半导体行业中起着重要作用。而中国加大芯片生产力度后,更是对光刻机也有强烈需求。从1988年首台机器运到中国,到2023年底,ASML在中国的光刻机加上量测的机台装机量就接近1400台(不包括从佳能和尼康采购的)。
但是自美国强制荷兰和日本加入其制裁圈子以来,中国进入了从不能获得EUV到现在连DUV也被禁的境况。但是,这种情形反而促成中国不得不形成自己的、独立于全球的内循环圈子。
光刻机主要由光学系统、曝光光源系统、双工作台、浸没系统、微电子系统、计算机系统、精密机械系统和控制系统等。中国在光刻机全产业链,从上到下都有国内玩家参与其中!
目前世界上只有中国和美国做到了DUV光源自主可控,而EUV光源现在只有美国Cymer公司能做。传闻长春光机所攻克了EUV光源,但具体情况不详。前段时间大家传得厉害的清华SSMB,实际上是它可以做为EUV光源,而不是所谓的光刻厂。(参考本人文章《 》《 》)
光刻机国产化产业链涉及公司的研发进展情况:
光学系统是光刻机的核心!光学部件的研发难度大,投入巨大,研发周期长。光刻机制程越小,对光学系统的精度的要求越高,目前仅有少数公司(德国蔡司、日本佳能、尼康)具备光刻机超精密光学系统供应能力。
DUV光刻机的透镜系统 ,整套系统镜片40来块
蔡司是ASML光学部件的独家供应商,蔡司的光刻机光学部件约占ASML产品成本的26%。(我专门写过一篇文章《》)
目前可以确定,上海微电子申请了光刻投影物镜及光刻机专利,并获得通过。
光刻机光学国产化公司主要有:长春光机所、上海光机所、国望光学、茂莱光学、福晶科技、腾景科技、炬光科技、苏大维格、奥普光电、晶方科技等。其中长春光机所、上海光机所、国望光学参与国家科技重大专项02专项核心任务,负责曝光物镜光学系统。
中国涉及物镜系统的公司,赛微电子,它是光刻机厂商的MEMS透镜部件供应商,全球MEMS代工龙头,已实现MEMS硅光子器件的量产。另外,奥普光电,提供的镜头已经可以做到90nm。
目前主攻的是28nm的DUV,不断有消息传出上海微电子已经完成了研发,进入试用。
上海微电子SSA600/20光刻机可实现90nm光刻
我国为什么主攻28nm的DUV呢?
主要是:1.28nm通过多次曝光可以实现7nm制程的晶圆,而7nm可以满足除手机外90%以上的智能设备的需求。2.DUV光源我们自主可控。
现在华为麒麟9000S的神秘量产,可能我们已突破了28nm的DUV光刻机。
你说呢?