繞開ASML光刻機,中國自研新型光刻機驗收成功

業內普遍采用ASML的光刻機來制造芯片,不管是DUV還是EUV,都引起制造商們的瘋狂搶購。不過ASML的EUV光刻機無法自由出貨,DUV光刻機也被美國盯上。

研究ASML光刻機之外的方案成為許多國家的目標。都有怎樣的研究探索呢?ASML的光刻機技術還能走多遠?

ASML光刻機之外的方案

一顆芯片是怎樣誕生的呢?光刻機在芯片制造過程中扮演怎樣的角色?其實市面上的大多數芯片都是由砂礫蛻變而來,第一代的半導體材料幾乎都采用硅,而硅是從平凡的砂礫中,通過高溫的作用轉化成純度約99.9%的硅。

提取硅只是第一步,第二步還需要對硅進行拉晶,形成硅晶柱。之后將其切割成硅晶圓薄片,根據硅晶柱大小的不同,一般會分為8英寸晶圓或者12英寸晶圓。

獲得晶圓,那麼光刻機就需要派上用場了。芯片制造商們會通過光刻機將芯片圖案曝光在涂抹光刻膠的晶圓表面,原理類似于照相機的曝光作用。

以EUV極紫外光為例,會生成大功率激光對靶材料進行轟擊,產生等離子體進一步反射到投影掩膜版。EUV光刻機的真空腔內會繼續反射激光光源到多層圖層鏡,最后在工作台中對硅基晶圓曝光芯片圖案。

EUV光刻機波長為13.5nm,功率、精度、密度都非常大,是制造7nm及以下高端芯片的必需品。目前只有荷蘭ASML一家公司能制造,別的光刻機制造商還在DUV光刻機領域徘徊。

可ASML的EUV光刻機再好,也不是隨意就能買到的。原因大家都清楚,ASML無法繞開市場規則,只能靠大量銷售DUV光刻機來進行薄利多銷。

既然如此,各國便開始繞開ASML光刻機,探索之外的方案。比如中國自研新型超分辨率光刻機并驗收成功,該光刻機的波長為365nm,對分辨力衍射進行突破,形成較短的等離子體,并對晶圓進行曝光光刻,最高線寬分辨率可達22nm工藝。

不管是怎樣的光刻機,工藝復雜程度都是非常高的,當初尼康,佳能等老牌光刻機巨頭都受困于無法壓縮光刻機的波長,導致分辨率有限,芯片制造工藝無法更進一步。

直到前台積電聯合研發中心主任林本堅提出了浸入式光刻機技術,讓ASML打造出更先進的光刻機,縮短了光刻機的波長。

因此ASML能走到這一步,林本堅是做出巨大貢獻的。此后ASML又得益于西方國家的科研成果,將各國頂尖的科技產物匯聚到ASML身上,助力其造出EUV光刻機,從此平步青云,穩占半導體產業鏈的金字塔頂端。

台積電、三星、英特爾等巨頭都要排隊搶購ASML的EUV光刻機設備,一年生產四五十台供不應求。ASML是人類光刻工藝發展的一個縮影,用「天選之子」來形容ASML一點都不為過。

ASML的光刻機技術還能走多遠?

光刻機是全人類智慧的結晶,并不屬于個人或者某個群體,本該在全球化產業鏈中為人類發展科技做出貢獻,卻奈何有些國家阻礙全球化進步。

所以各國探索ASML光刻機之外的方案,也是為了多一條出路。條條道路通羅馬,科技發展也需要創新,只有創新,才能突破。

當然,各國研究探索的光刻機方案短期內還無法取代ASML光刻機,畢竟ASML深耕產業幾十年,早已經將自家的光刻機產品融入到各大制造商的生產線中,為各行各業穩定輸出需要的芯片。

能有創新研究自然是好事,不僅能多一個選擇的可能性,也可以在摩爾定律極限到來之前,讓芯片行業未來的發展有跡可循。因此被寄予厚望的ASML光刻機技術還能走多遠呢?能否打破摩爾定律極限?

按照摩爾定律的概念闡述,指出芯片可容納的晶體管數量隔兩年就會翻倍,價格還會是原來的一半。等于說芯片性能會越來越高,價格越來越便宜。

可事實真的如此嗎?雖然芯片性能還在提升,台積電,三星均已突破3nm工藝量產,可價格卻一點都不便宜,目前也只有蘋果一家公司下單台積電3nm,其余客戶都在觀望,就是因為價格成功昂貴。

想要指望ASML升級光刻機技術讓成本降下來也不太容易,因為ASML下一代的NA EUV光刻機價格更貴,達到了26億人民幣/台,是現款EUV光刻機的兩倍。

縱使ASML NA EUV光刻機能打破摩爾定律,似乎也僅限于2nm至1nm,在這之后是否還能實現更大的芯片制程突破,恐怕ASML也不知道。ASML光刻機技術能走多遠,還需要時間給出答案。

寫在最后

繞開ASML光刻機,中國自研新型超分辨率光刻機驗收成功,這證明了ASML的光刻機并非唯一的路徑。事實上日本,美國等國家地區也在研究其它的芯片制造技術。

這樣的創新研究會讓人類芯片工藝豐富多彩,不斷嘗試各種可能性,讓芯片技術走得更遠,更寬。