目前好像没有什么能代替它的。
还有一个蚀刻机的东西。不过它比光刻机的技术含量会低点,也代替不了光刻机的功能。
目前荷兰ASML公司的光刻机是最好的,我们国家也订购了一台,售价高达上亿美元,不过一直没有到货,据说今年会交货。
其实芯片22纳米的光刻机中国已经能独立制造!更高级的中国造不了。高端光刻机因为需求不大,难度太高,所以也没必要倾全国之力去搞它!中国的云技术完全可以暂时弥补芯片制造能力的不足!终端处理能力不足,可以放到云端!物理学到了纳米级,提升有限。中国顺其自然,20-30年内完全可以到达世界尖端!
一、光刻机没有替代的,因为光刻占到了芯片整*造工艺的40%
首先说说结论,从目前的芯片制造技术来看,光刻机没有替代产品,在芯片的过程中,一定会用到光刻技术,还没有其它的流程或设备能够取代光刻机。
考虑到当前国内光刻机技术还较为落后,在90nm,而ASML已经到了5nm,相差10多年以上,所以未来很长一段时间内,中国芯片制造还受制于国外的光刻机供应。
二、芯片究竟是怎么做出来的,光刻又是怎么起作用的
前面说了是无法替代的,可能很多还是不理解,为何就无法替代了,那么我们说说芯片究竟是怎么做出来的,光刻机在中间又起到了什么作用。
我们知道制造芯片的原材料是硅晶圆。制造芯片的过程是怎么样的呢?首先在硅晶圆上涂上光刻胶。
而光刻机相当于单反,就是利用光把设计出来的芯片电路投投到涂了光刻胶上面,这样就在硅晶圆上形成了电路图。而复杂点的芯片有几十层电路图,所以这个光刻过程可能会重复几十遍。
目前还没有找到更好的方式来把设计出来的芯片电路图投射到硅晶圆上,并刻画出电路来,所以光刻机无可取代。
芯片在发展中的地位越来越重要,没有芯片就没有办法生产手机。而生产芯片只能够用光刻机,这是其它设备无法进行替代的。
而在光刻机领域,荷兰ASML占据了全球市场份额的80%以上。能够制造高端光刻机的国家没有几个,第一的是荷兰ASML,第二是日本的Nikon,第三是日本Canon三大品牌为主。日本的这两家企业,在市场占有率上比较小,一般都是首选荷兰的ASML。
光刻机的技术难度特别高,被称为现在的光学工业之花,堪称人类智慧集大成的产物。它的整体需要上万个精密部件,上万行的代码,以及高精确的机械工艺技术。尤其是在光源和底片方面,ASML由美国和德国的支持,也就是美国给它提供了最新进的光源技术,而德国提供了顶尖的镜头(蔡司)
据说蔡司这个公司,祖孙三代在同一家公司的同一个职位,镜片材质做到均匀,需几十年到上百年技术积淀。并且光刻机里有两个同步运动的工件台,一个载底片,一个载胶片。两者需始终同步,误差在2纳米以下。两个工作台由静到动,加速度跟导弹发射差不多。
而我们国家目前光刻机与荷兰的ASML相差特别大,荷兰的ASML已经可以做7nm EUV工艺以及更小的6nm、5nm,而我们国家仍旧是处于90nm工艺,部分企业还是处于200nm工艺上。
以我们国家最为先进的上海微电子设备装备公司,它的一系列光刻机也是只能够达到90nm工艺水平。而其它科研团队虽然在实验室内对它的工艺有了突破,但真想要投入商用还是需要一段时间。
曾经中芯国际在2018就订购了一台7nm的光刻机,但是由于西方的蓄意打压,还是一直没有交付。我们国家需要努力,不单单是需要突破光刻机的技术,也要不断的进行技术积累。个人觉得只有有足够大的技术积累,才能够做出高端光刻机。荷兰的光刻机也是靠着一直以来的技术积累,以及美国和欧洲国家的帮助。
我们不会甘愿被别人卡脖子,未来我们定会拥有自己的高端光刻机,那个时候荷兰的ASML和西方国家就不嘚瑟了!
光刻机(Mask Aligner) 又名:掩模对准曝光机,曝光系统,光刻系统等。常用的光刻机是掩膜对准光刻,所以叫 Mask Alignment System.
曝光机是生产大规模集成电路的核心设备,制造和维护需要高度的光学和电子工业基础,世界上只有少数厂家掌握。
现在集成电路发展快,最先进的核心技术都掌握在几个大企业手里,最有名的是荷兰的ASML,在高端领域,没有其他的设备可以替代。
目前芯片制造是离不开光刻机的,光刻机就是芯片制造的灵魂,不可取代。而有些人说蚀刻机可以,我只能说他们根本没有搞清楚光刻机和蚀刻机的原理和区别。那为什么光刻机无法取代?蚀刻机又是什么?
芯片制造过程是怎样的芯片的制造过程其实是非常复杂的,所以为了让一些非业内人士看得懂,我自己总结了一下,尽量用简单的语言说明白。首先来看下一个成品芯片长什么样,如下。
芯片简单的说就是把集成电路缩小到一个硅晶圆上。怎么实现的?有以下几个主要步骤:硅晶圆制备→定制集成电路→设计光罩→光刻→蚀刻→芯片封装。
1,硅晶圆制备:制作半导体芯片的第一步就是制作硅晶圆,硅晶圆是用冶金级硅制作成一个圆柱体,然后用精密机械切割而成的。
2,定制集成电路:这一步是由工程师根据用户需求设计逻辑控制图,并转化为集成电路图。相信很多人在大学时代接触过电路图对不对,有点记起来了吧。
3,设计光罩:光罩就是光刻掩膜版,是将前面定制的集成电路做成片状的光掩膜版,它的作用是让电路图透过光罩投影到硅晶圆的感光胶上。
4,光刻:这是制作芯片的核心步骤,对应的设备就是光刻机和蚀刻机。硅晶圆上面有一层薄膜感光胶上,紫外光通过光罩将定制电路刻到感光胶上。
5,蚀刻:蚀刻就是将不需要的感光胶部分磕掉,这样蚀刻完以后剩下的部分就是电路图了。这样就实现了电路缩小到晶圆上。
6,芯片封装:最后就是将做好的芯片交给制造厂进行封装和测试。
怎么样,我说的应该还比较易懂吧,但实际过程情况远比我讲的复杂。
为什么说光刻机是芯片的核心从刚才讲解的光刻过程,可以看到,这个过程跟洗照片是非常类似。洗照片是把影像用底片复制到相片上,而光刻是我们把设计好的集成电路图通过紫外光源用掩模板刻到硅晶圆上。相对于蚀刻来说,光刻要复杂得多,比如一片光罩其实就有几十层,感光胶也根据不同情况要用不同的材料。
光刻机技术壁垒很高,需要高度专业的光学技术和电子工业基础,以及变态的制造精密程度。研发光刻机需要投入巨大的资金和人力支持,而制造一台光刻机需要整合数百家科技,数万项专利技术,数十万个精密部件,所以说光刻机还真不是你想搞就能搞出来的。
目前全球有能力研发制造光刻机的企业可以用手指头掰出来,最好的光刻机企业是荷兰的艾斯摩尔ASML,可以用。ASML可以说是处于垄断地位,如果他不授权你用,你就没得用,相当于被人扼住喉咙。这也是我们为什么一定要研发自己的高端芯片和光刻机的原因。
蚀刻机和光刻机的区别了解了前面的芯片制造工艺,就该知道很多人说的蚀刻机代替光刻机是不行的,这就是芯片制造的两个工艺步骤,缺了蚀刻机也是万万不行的。
现在的蚀刻有干法蚀刻和湿法蚀刻两种,所以对应有两种蚀刻机。
湿法蚀刻是一种利用化学试剂将晶圆表面的多余薄膜腐蚀去除的方法,因为是在液态环境下实现的,所以叫湿法蚀刻。干法蚀刻是利用等离子体,轰击晶圆表面薄膜,使其产生挥发性从而实现蚀刻。
我国的光刻机和蚀刻机处于什么水平我国光刻机起步较晚,但经过十几年发展,已经在逐渐掌握光刻机技术,但是和国外公司相比,仍然处于明显劣势。我国光刻机最高水平可能是上海微电子,90nm工艺制程,而ASML已经达到5nm制程。
同时,在精密机械制造方面,我国也是落后于德国、日本等一线企业。
相对来说,我国的蚀刻机情况比较乐观,处于世界领先水准。我国7nm的蚀刻机已经走出国门,向其他企业出口。最先进的应该说我国5nm制程的等离子蚀刻机,也取得了很多成果。
综上,光刻机是芯片制造不可取代的核心设备,而我国还有很长的路要走,我们期待这那一天的到来。各位有不同见解的欢迎在下方评论交流。前段时间吵得沸沸扬扬的美国威胁台积电断供华为芯片制造,在国内引起了极大的波动,但是国内做的最好的中芯国际也只是在14纳米上有突破,距离顶尖的7纳米甚至现在大家都在跟进的5纳米技术差距还是非常远,掌握这个技术的核心厂家属于荷兰的ASML,而且在全球范围内几乎是垄断性质的存在,能够购买其设备还需要设定很多的门槛,而且在里面还掺杂着很多政治的因素,如果从市场的角度中国直接拿钱来买最新的设备就可以了,但现状是拿钱也买不到设备。光刻机但是零件就有几万个,算是人类科技精华的聚齐,关键部件在于镜头主要源于德国蔡司公司,几乎在这个领域属于垄断性质的存在,由于涉及到部件和原理复杂,强大的中国制造也无法短时间内突破,可见其技术能力之精细。
目前芯片制造工艺别的设备也是存在,但只是存在于理论的层面,就国内相关的产业链条几乎全方面的落后,单单是在芯片设计上华为公司也是用了十几年花了上千亿才有了今天的成绩,而且以私企的性质做这种事情在效率上还会提升很多,如果放在整个行业内能够有能力做的企业少之又少,当初小米公司准备在芯片行业大干一场结果在连续失败了几次之后,果断选择了转型芯片设计是烧钱不眨眼的行业,没有雄厚的利润产品支撑很难支撑到最后,国家层面也制定了大的规划从各个层面给这个行业补助,就是为了快速弥补在这个行业的不足之处,但这需要时间,目前中国最缺的就是时间了,因为美国从各个方面在阻碍中国的崛起,从自然规律上也是能够理解的,毕竟全球老大看到全球的老二不断的发展壮大,自然不会坐视不管,于是就各种的刁难。
回到光刻机层面,目前国内的积累相对更加的稀薄,对外方面外围把技术卡的非常严格,其实多年来在很多关键领域技术都被*着,在这种情况下都是华山一条路自己搞研发,利用举国之力搞自我创新,在这点上中国已经创造了无数的奇迹,不知道这次在光刻机上能不能有真正意义上的突破,现在美国之所以在很多层面能对中国产生威胁就是因为掌握着全球范围内很多核心技术,为了发展还必须用到其技术,所以这个过程还会持续很长的时间,还会在某些方面继续花冤枉钱,也是为了维持继续发展道路。
中国自从改革开放到现在已经取得了非常大的成绩,但是在很多精密化的仪器技术方面还是存在很大的差距,这些精密的设备都需要时间的积累,以及相应的产业链条能够跟得上,而且这些技术不是简答的建造高楼大厦就能快速实现的,需要积累这方面的技术人才,需要社会各个行业的协助,最终还是要落实到重视教育的层面,这点在任正非接受央视记者提问的时候已经讲到这件事了,教育才是强国之路的关键,这次冠状病毒疫情也引发很多社会的思考,对于医护人员专业人才就是要提升其社会地位和自身价值,在正向引导下让国家的正能量更加强大。
对于光刻机这件事内部还是深层次的挖掘充分发挥自我潜力,对外还是尽可能打通关系,让先进的设备进来,当然这需要利用已经存在优势设备或者产品进行更换,在国际社会中很多都是利益的交换,只有自身的强大才会有足够的话语权,希望能帮到你。