国产光刻机目前达到什么水平了!!

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chaicar
楼主 (未名空间)

国产光刻机目前达到什么水平了
先说结论:上海微电子今年底将推出的新一代光刻机,单次曝光支持28nm制程,多次曝光最高支持11nm制程。

上海微电子是国内唯一的高端光刻机整机厂商,目前量产的最先进光刻机只能支持90nm制程。

前几年宣传过要生产65nm光刻机,不过65nm与90nm都属于上一代技术了,已经落后,就算造出来,就技术或者市场来说意义都不大,比较鸡肋,后来就不提了,看来已经取消。

65nm是一个坎,90nm和65nm都属于深紫外(DUV)干式光刻机,优于65nm的就是
深紫外浸没式光刻机,工件台浸泡在水里,技术革新幅度比较大。佳能和尼康就是因为开发这一代产品失败,止步于高端光刻机市场。

国产光刻机的下一个目标是28nm。能定下这个指标本身就很了不起,荷兰阿斯麦的DUV光刻机单次曝光最高只能到38nm,要实现28nm需要大量技术创新才行。

网上有人质疑28nm的指标。官方宣传28nm最早的文章在这里:http://topic.cena.com.cn/2015-12/03/content_308634.htm 《叶甜春:限制一些地方以“政绩工程”思维引进集成电路项目》 叶甜春是国家科技重大专项“极大规模集成电路制造技术及成套工艺”(02专项)的技术总师。他提到:“在02专项的推动下,国产装备实现了从无到有的突破,总体水平达到28纳米水平。”注意这说的是国产光刻机,不是芯片制造工艺,时间是2015年12月。

接下来是这一篇:http://www.cnepo.com.cn/index.php?id=1892 《02专项“高NA浸没光学系统关键技术研究”项目顺利通过专项任务内部验收》时间是2018年1月。国科精密是长春光机所成立的负责光刻机物镜研制的商业化公司。先研制了“一套面向90nm节点的NA0.75 ArF光刻曝光光学系统工程样机”练练手,因为DUV干式光刻机和浸没式光刻机的光源是相同的(ArF,氟化氩),单从光源上分类,属于同一代产品,技术上有相通性。同时也属于90nm光刻机国产化项目的一部分。上海微电子的90nm光刻机最早2007年就已经下线了,但当时的关键子系统是从国外进口的,完全国产化是在2017年底。文章中提到的这个练手项目就是最后一环。其实2017年底这个节点是很重要的,就相当于航空工业里歼-10定型,有了全套的研发体系和人才队伍,先进战斗机具备了腾飞的基础。后面还有:“全力做好28nm节点ArF光刻机曝光光学系统研制”,这就进一步明确了上海微电子的下一个产品是28nm光刻机。

下面说说28nm光刻机的进度。先看光刻机的结构:

光刻机的核心部件包括光源、照明系统、物镜、工件台。其中光源和照明系统相对容易,物镜和工件台最关键。物镜最复杂,难度很大,在90nm国产化项目中最后完成,可见是制约我国光刻机技术提高的瓶颈。工件台的难度也很大,对定位精度的要求极其变态,而且对浸没式光刻机而言要在水里工作。不过这属于高端机床通用技术,我国似乎对这一技术领域比较擅长,支持浸没式光刻的双工件台2016年初就通过了鉴定(https://news.tsinghua.edu.cn/info/1003/24206.htm)。

接下来要关注的是北京国望光学。国望光学位于北京亦庄,成立于2018年6月,
继承了长春光机所和上海光机所关于光刻机光学系统的所有知识产权,收购了长春国科精密,包括整个研发团队。其实就是上海光机所掌握的照明系统和长春光机所掌握的物镜技术合并到一起,组成了完整的光刻机光学系统。从持股比例可以看出,照明系统在整个光学系统里只占很小一部分,物镜才是大头。国望光学不仅是研发,还包括生产基地,2019年底动工,2023年建成。

从2018年6月这个成立时间发现了什么?国科精密的“高NA浸没光学系统关键技
术研究”相当于28nm光刻机的关键技术预研,2018年初完成之后对28nm光刻机技术就有底了,然后马上成立公司瞄准批量生产,可见底气有多足!

2019年底厂房动工这个时间节点也不简单。2017年底关于02专项进展的报道提到过,28nm光刻机到2019年底出工程样机,相当于战斗机的原型机首飞。虽然2019年底没有再报道,但从国望光学厂房动工的时间安排来看,也是信心十足。

从其他光刻机配套厂商的报道中也可以看出2020年底这个时间节点,比如这个:https://news.tianyancha.com/ll_o01etzssgu.html《徐州经开区科益虹源集成电路光刻制造及服务基地项目开工》,2020年4月13日,“到2020年产品将与整机单位共同完
成28nm国产光刻机的集成工作,对我国集成电路产业发展具有重大意义。”

总结一下就是:28nm光刻机今年底出厂是可以期待的。

下面说说28nm光刻机所能支持的最高制程。

有人说,28nm光刻机和阿斯麦的EUV光刻机没法比,差太远了。其实吧,没那么远。阿斯麦的EUV光刻机虽然已经批量出货,但大部分客户还在工艺试验阶段,能量产
芯片的很少(具体有没有就不去考证了)。台积电代工的7nm手机芯片使用的仍然是阿
斯麦的上一代DUV光刻机,也是阿斯麦在售的主力机型,单次曝光支持38nm,使用多次
曝光工艺目前最高可支持7nm制程。不过多次曝光很考验代工厂的工艺水平,也就台积
电玩的比较溜,换一家就不一定行了。比如中芯国际使用的是与台积电几乎相同的DUV
光刻机,目前最高支持14nm量产。

对多次曝光支持到什么程度,要看光刻机的overlay(套刻)精度,而套刻精度要看工件台的定位精度。光刻机中的物镜是不动的,运动部件只有工件台。具体来说,7nm工艺要求至少3.5nm的定位精度;5nm要求至少2.4nm的精度。那么国产工件台的定位精度是多少呢?前面提到了国产工件台2016年在清华大学通过鉴定,清华大学成立了负责光刻机工件台成果转化的公司——华卓精科。华卓精科DWS系列光刻机双工件台已于
2020年4月向上微电发货,可实现优于4.5nm的运动平均偏差(精度)。

多次曝光支持11nm制程是完全正常的。不过能否实现11nm制程还要看例如中芯
国际或华虹半导体这样的芯片代工厂的表现。综合分析还是放在中芯国际可能性最大,因为中芯国际是国内目前芯片制造工艺最先进的工厂,且已经启动了去美国化进程,之前也承担了一些02专项光刻机工艺方面的课题,建设一条国产化的生产线完全在情理之中。而且11nm工艺与中芯国际目前已掌握的14nm工艺有很好的衔接性,怎么看中芯国际都没有理由不积极。甚至有可能11nm这个指标就是为中芯国际量身定制的。今年底28nm光刻机下线,2021年或2022年可以实现11nm芯片量产。

当然国产工件台的能力远不止4.5nm,华卓精科的宣传材料上称已经掌握了低于2nm的技术,只不过还没有出产品,主要是目前没人用得上。前面已经说过,工件台是
光刻机中咱们国内最拿手的部件,还有很大潜力可挖,我觉得未来支持到7nm甚至5nm制程都不是问题。顺利的话2022年或2023年可以实现7nm芯片量产。
GetHer

90nm制程, 军工用的芯片已够了

【 在 chaicar (chaicar) 的大作中提到: 】
: 国产光刻机目前达到什么水平了
: 先说结论:上海微电子今年底将推出的新一代光刻机,单次曝光支持28nm制程,
: 多次曝光最高支持11nm制程。
: 上海微电子是国内唯一的高端光刻机整机厂商,目前量产的最先进光刻机只能支
: 持90nm制程。
: 前几年宣传过要生产65nm光刻机,不过65nm与90nm都属于上一代技术了,已经落
: 后,就算造出来,就技术或者市场来说意义都不大,比较鸡肋,后来就不提了,看来已
: 经取消。
: 65nm是一个坎,90nm和65nm都属于深紫外(DUV)干式光刻机,优于65nm的就是
: 深紫外浸没式光刻机,工件台浸泡在水里,技术革新幅度比较大。佳能和尼康就是因为
: ...................

c
coltzhao

照这么说,基本华为28纳米明年无忧。国内几年之内到10纳米级别是肯定的。。。

那我要赶快put长线TSMC。。。。

【 在 chaicar (chaicar) 的大作中提到: 】
: 国产光刻机目前达到什么水平了
: 先说结论:上海微电子今年底将推出的新一代光刻机,单次曝光支持28nm制程,
: 多次曝光最高支持11nm制程。
: 上海微电子是国内唯一的高端光刻机整机厂商,目前量产的最先进光刻机只能支
: 持90nm制程。
: 前几年宣传过要生产65nm光刻机,不过65nm与90nm都属于上一代技术了,已经落
: 后,就算造出来,就技术或者市场来说意义都不大,比较鸡肋,后来就不提了,看来已
: 经取消。
: 65nm是一个坎,90nm和65nm都属于深紫外(DUV)干式光刻机,优于65nm的就是
: 深紫外浸没式光刻机,工件台浸泡在水里,技术革新幅度比较大。佳能和尼康就是因为
: ...................

g
gjstx

28纳米光刻机可以生产出7纳米的芯片。28纳米是肯定没问题。7纳米是很可能要实现。

【 在 coltzhao (coltzhao) 的大作中提到: 】
: 照这么说,基本华为28纳米明年无忧。国内几年之内到10纳米级别是肯定的。。。
: 那我要赶快put长线TSMC。。。。

mikeandlily1

28nm这不是已经公开了么
Halaolao


【 在 chaicar (chaicar) 的大作中提到: 】
: 国产光刻机目前达到什么水平了
: 先说结论:上海微电子今年底将推出的新一代光刻机,单次曝光支持28nm制程,
: 多次曝光最高支持11nm制程。
: 上海微电子是国内唯一的高端光刻机整机厂商,目前量产的最先进光刻机只能支
: 持90nm制程。
: 前几年宣传过要生产65nm光刻机,不过65nm与90nm都属于上一代技术了,已经落
: 后,就算造出来,就技术或者市场来说意义都不大,比较鸡肋,后来就不提了,看来已
: 经取消。
: 65nm是一个坎,90nm和65nm都属于深紫外(DUV)干式光刻机,优于65nm的就是
: 深紫外浸没式光刻机,工件台浸泡在水里,技术革新幅度比较大。佳能和尼康就是因为
: ...................

你知道的挺多的。能把DUV玩转就行了,7nm能达到高通的855水平。显然从台积电跳到
中芯的那帮人还没有掌握多次曝光的技术。