中国要造出5nm的光刻机需要多长时间呢?

中国要造出5nm的光刻机需要多长时间呢?

众所周知,光刻机被誉为半导体产业皇冠上的明珠。可以这么说,光刻机的发展推动着半导体行业技术演进。目前最好的国产光刻机能达到90nm工艺技术,然而实际上最先进的荷兰ASML公司已经可以生产5nm工艺的光刻机。所以说中国要造出5nm光刻机还需要很长的路要走。

荷兰ASML公司是世界顶级光刻机制造商。大家可能对光刻机比较陌生,但是如果说芯片,大家肯定都有所了解,而光刻机就是生产芯片的最重要的设备。比如我们现在的智能手机,没有手机芯片,就制造不出手机,而如果没有光刻机,就制造不出芯片。

光刻机可以说是世界上技术最复杂的设备之一,而能够生产出5nm工艺光刻机的厂家只有一个,那就是荷兰的ASML。目前华为的最高端麒麟1020芯片、高通骁龙875、苹果A14都是采用的5nm制程工艺技术。在7nm以下制程工艺的光刻机,荷兰ASML可以说是独霸全球。正所谓,物以稀为贵,一台7nm光刻机售价高达1.2亿美元,而且还要提前好几年预定。

那么生产高端光刻机为什么这么难呢?

  • 众所周知,科技企业的最大支持应该就是研发方面了。华为的5G技术领先全球,还有麒麟芯片也步入世界前列,这一切都要归结于华为在研发方面的资金投入。去年华为研发费用高达1317亿人民币,占全年销售的15.3%。荷兰ASML也不例外,欧洲人均科研经费排名第二的高科技公司。实际上,台积电、因特尔、三星等芯片企业都要使用ASML的光刻机,为了共同发展,这几家高科技企业都持有ASML部分股份。同样可以为ASML提供大量的研发经费和技术支持。
  • 光刻机里面有五万多个零件组成,可以说是一个非常复杂的最尖端的设备之一。很显然,单凭一个荷兰一个国家是无法完成的。光刻机的两个主要零件就是光源和镜头,光源由美国企业提供,镜头是由德国蔡司企业提供。其中还包括有韩国等国家的技术,但主要是西方的一些国家。所以荷兰ASML的发展是和多个国家的技术支持是分不开的。

中国国产光刻机为什么发展如此缓慢?

美国对中国半导体行业的封锁,尤其是特朗普上台的这几年,对中国科技企业可以说是极端打压,比如华为和中兴。然而即使这样,华为的5G技术依然领先全球,目前华为在芯片研发领域可以说是处于世界前列。由于美国对我国在这方面的封锁,国产光刻机根本没有办法使用全球范围内最好的配件。因此国产光刻机的核心组件只能用国产的,大部分的核心组件都无法和国外厂商相比。

总结

那么中国要造出5nm光刻机需要多长时间呢?不得不说,和美国总统特朗普有很大的关系。如果特朗普在今年11月份总统大选中连任的话,那么会继续对中国半导体行业封锁。如果那样的话,我国要造出5nm光刻机的话,至少要十年左右的时间。如果特朗普下台的话,中国很有可能在5年内研发出来顶级光刻机。中国有集中力量办大事的制度优势,只要给中国机会,中国一定会让全世界瞩目的。

荷兰ASML公司的人说,就算中国得到了7nm工艺光刻机的全部图纸也无法生产出来,这纯粹是瞎扯,很多人把荷兰的光刻机太神话了。如果是这样的话,那美国为什么禁止荷兰向中国出售高端光刻机?这几年中国的创造力已经让美国开始忌惮了。凭借中国坚韧不拔的精神,国产5nm光刻机离我们不会太远。

中国要造出5nm的光刻机需要多长时间呢?

光刻机,就是用光线在硅晶圆上刻画出电路图来。所以最核心的分为两方面:一是技术,二是工艺。落实到具体的对象上,就是镜头和激光光源,以此来分析中国在这两项技术上的所需的进程,就能大致了解中国造出5nm的光刻机需要多长时间了。

为何非要5nm这个参数级的光刻机

中国的中芯国际最近向荷兰的ASML成功订购了一台光刻机,但生产最高极限是7nm的芯片,要想突破7nm的这个技术瓶颈,就必须使用EUV(极紫外光源)技术,这所购的这台光刻机不含EUV光源的技术。

不是可以买吗?但买到。因为:

  • EUV(极紫外光源)研究是多个国家参与的(包括美国)。
  • 根据《瓦森纳协定》美国就可以决定不卖给你。

上面说的中芯国际订购的7nm芯片的光刻机,如果美国要使坏,要想成功订购也是不容易的。

20年前明确的目标,是5nm的EUV光刻机研发的最佳时间

早在1999年,EUV光刻机的地位就已经很明确了,谁有了EUV光刻机的技术,谁就有了芯片领域的未来。1997年的时候,美国的多家企业就发现了EUV技术商业价值,就联合进行了开发,也已明确了目标,这是全世界都不是什么秘密,中国没有进行相应的产业调整和重视。

研发5nm的EUV光刻机所需的资源

5nm的光刻机,必然要用到EUV技术,美国研发的最早,我们看一下世界范围内关于EUV技术研究和投入的情况:

1、美国

美国对EUV技术的研发时间最长,总共投入了50多个高校和科技企业进入到这个领域,最终在EUV光刻机领域,美国的占领先地位,收益也是最大的。

2、欧洲

对于EUV光刻机看的最重,联合了35个国家,共110多个高校和企业加入到研究的行列中。

3、日本和韩国

投入相对较小,但也有一定的成果

就是说,EUV(紫外光源)的研究是多个国家参与的,包括了美国、欧洲多国还有日本、韩国,美国出力最多,所以不买给中国。

结论:几十个国家,上百所研究单位,花费了20多年的时间,才研发出今天的EUV光刻机,实现了5nm级别制程的芯片。

到底研究了啥

要生产EUV光刻机,最关键和核心的研究课题有两个:镜头和激光光源

1、镜头

现在世界上高端光刻机使用的是德国的卡尔蔡司光学镜头,世界上没有哪家公司能够复制卡尔蔡司的技术。

从长远观点看,中国也应发展自己的高端镜头产业,但中国与德国的关系还算可以, 不妨先拿来用,一边用一边研究,这样可以减少研发时间。

2、激光光源

这个核心技术是必须研究的,因为美国把持着《瓦森纳协定》,中国处在被禁运国家之列。就是说只要美国干预,中国将无法获得EUV光刻机。

因为这个EUV技术,美国和欧洲几十个国家(包括日本和韩国)研究了20多年,中国需要用多久呢?心里应该有一个底了吧。

综上所述,中国要研发EUV技术需要投入相当大的资源,当然中国是一个工业部门齐全的大国,集中力量办大事是中国制度的优点,但是,研发需要遵重科学规律,要有一个过程,像欧美日韩都需要近20年时间,那们打个折扣,总需要10年吧。

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中国要造出5nm的光刻机需要多长时间呢?

最近关于芯片的话题十分火爆,并且引起了网友们关注,从而也有很多人将关注点延伸到有芯片的设备上,提到制造芯片的设备,那首先想到的就一定是光刻机,所以大家针对光刻机的关注度不小于芯片。

从源头延伸,谈光刻机那就一定要了解ASML(阿斯麦),以目前的情况来讲这家企业,称得上是全球光刻机生产企业的独角兽,最高端及最先进的光刻机,都是由这家公司生产的,像台积电、三星、英特尔甚至华为这样国内顶尖的科技企业,都对其有所依赖。

但是在大家将目光的关注点都放在光刻机上的时候,一定要了解在芯片制造过程当中中,其实还有一件设备起到关键性作用,这种设备和光刻机类似,那就是刻蚀机,可能很多人对光刻机的了解,要远远高于刻蚀机,但这并不足为奇。

不过这里要着重的说一点,虽然很多人在光刻机的研发进度上有唱衰的想法,但在刻蚀机的技术领域中,我们国家还是十分先进的,并且在2018年中微半导体,就已经实现量产5nm的刻蚀机,目前已交给台积电验证了。

如今,中微与泛林、应用材料、东京电子、日立4家美日企业一起,组成了国际第一梯队,为7纳米芯片生产线供应刻蚀机。而明年,台积电将率先进入5纳米制程,已通过验证的国产5纳米刻蚀机,预计会获得比7纳米生产线更大的市场份额。

事实上目前中国能生产的光刻机的技术是90nm,还在攻关65nm,45nm等技术,离ASML的7nm量产技术,差得还太远,别说几十年,十年八年的差距还是有的。

ASML光刻机

其实这两种设备的功能是完全不一样的,光刻机的意思是用光来刻录,即用光线在硅晶圆上刻画出电路图来。而刻蚀机则相反,用光来把不需要的部分去掉,只保留划了电路图的部分。

为何国内能生产5nm的刻蚀机,却只能生产90nm的光刻机

最主要的原因是光刻机技术更复杂,设备也更复杂,很多的零部件是美日韩垄断的,比如光源,国产的就完全技术不过关,跟不上。甚至不仅是中国跟不上,之前和ASML一样辉煌的尼康、cannon都落后了,跟不上ASML的节奏了。

中国要造出5nm的光刻机需要多长时间呢?

个人认为,应该还需要10年左右。

要制造一部光刻机,最核心的部件就是镜头和激光光源,而现在中国在这两项技术上还非常的落后。现在全球能够生产5nm及以上光刻机的厂家只有一个,就是荷兰的ASML,而其中最根本的原因就是光源。

现在,ASML是全球唯一一家掌握了极紫外光源技术的公司,要想突破7nm的这个技术瓶颈,就必须使用极紫外光源。最近,中芯国际就向ASML成功订购了一台光刻机,可以生产出7nm的芯片,但是,这台光刻机都不是EUV光源的,使用的是浸润ArF技术,也就是说7nm已经是这台光刻机的极限了。

为什么中芯国际不去买EUV的光刻机呢?

因为,最早极紫外光源的研究是多个国家参与的,包括了欧洲多国还有日本、韩国。而其中出力最多的就是美国。可以说,EUV光刻机的专利中,美国拥有的数量不在少数。这也是为什么中国没能得到EUV光刻机的根本原因。

而现在,中科院光电所算是国内对光源研究最领先的科研所了,但是,中科院光电所的技术还是在365nm的水平,也就是i-line阶段,实验室能够做出的芯片最高水平也只是在22nm。还有很多技术瓶颈需要突破,这些都没有什么捷径可走。

当然,除了光源,下一个门槛就是镜头了

在镜头上,现在ASML的EUV光刻机使用的是德国蔡司的镜头,其次能够排的上号的就是佳能和尼康了。而中国的镜头在高端市场上基本是没有影子,中国想要在这个领域有所突破,那也不是一时半会儿就能够见到成效的。

当然,鉴于中国的德国现在定没有什么矛盾,所以镜头技术的使用应该不会是个大问题,所以,我们勉强认为镜头上就不需要花精力去研究了吧。

说完了EUV光刻机的核心技术,我们就在说说他的发展吧

最早研究EUV光刻机的自然就是美国了,在1996年的时候,美国就展开了对电子束和软X射线光刻技术的探索,不过当时只是停留在科研上。1997年的时候,美国的多家企业就发现了其中的商业价值,开始进行EUV技术的联合开发,到了1999年,EUV光刻机的研究就已经被确认为是新一代光刻机发展的方向及目标。

也就是说,20年前,EUV光刻机的地位就已经很明确了,谁有了EUV光刻机的技术,谁就有了芯片领域的未来。美国作为最早的研发者,自然是加大投入跟进。而欧洲由于自己在半导体领域的逐渐衰弱,也是把EUV光刻机作为了自己崛起的赌注。韩国和日本当然也不甘落后,疯狂的跟进。

美国由于对EUV技术的研发时间最长,有一定底蕴,总共投入了50多个高校和科技企业进入到这个领域,当然,最终在EUV光刻机领域,美国的收益也是最大的。而欧洲对于EUV是最看重的,35个国家共110多个高校和企业加入到研究的行列中。日本算是其中研究最不上心的,也是EUV研究的国家中最终受益较小的,连韩国都不如。

几十个国家,上百所研究单位,花费了20多年的时间,才有了今天的EUV光刻机,也有了5nm制程的芯片。说中国花费10年的时间做出5nm的光刻机,我认为应该不为过吧。ASML就曾经说过,即使他们公开EUV光刻机的图纸,现在也没有哪家公司能够山寨,因为EUV的技术研发的难度非常之大,不是说谁都能够山寨的。

中国要造出5nm的光刻机需要多长时间呢?

三年之内吧。现在长春光机所极紫光刻机技术已经突破,上海微电子28nm 今年年底应该可以投产。要有信心。其实中国无惧跟美国打科技战争,如果中国技术突破不了,中美高层对话就不会先放下口风,荷兰阿斯麦也不会卖货给中国了

中国要造出5nm的光刻机需要多长时间呢?

中国的光刻机水平

许多人可能还不知道我国目前的光刻机水平,中芯国际已经能够量产14nm芯片,并且中芯国际已经拥有了一台7nm光刻机,那么是否代表着我国已经能够制造7nm光刻机了呢?答案是否定的,量产14nm芯片并不等于量产14nm光刻机,中芯国际拥有的一台7nm光刻机也是中芯国际前一段时间向荷兰公司ASML购买的,目前,全世界只有荷兰的ASML能够量产7nm光刻机,ASML也是全球最大的光刻机制造商,几乎垄断了光刻机市场。

我国最厉害的光刻机制造厂是来自上海的上海微电子装备公司(SMEE,后面用SMEE代替),SMEE目前的最高水平为量产90nm光刻机,90nm和7nm相比,从数字上来看,还像相差很大好像又相差不大,那么90nm到底是什么样的一个水平呢?2004年英特尔发布的最新奔腾处理器就是采用的90nm制程,也就是说,90nm是十几年前的水平。当然,虽然90nm制程是十几年前的技术,但是也不能小瞧它,它已经完全可以胜任基础工业设施和国防,像手机和电脑这种精密仪器,90nm芯片就有点力不从心了。当然,我们也不能灰心,要知道,SMEE成立时间仅仅为2002年,相比其它公司来说起步时间比较晚,从零到90nm也没有花费太多时间,相信后面他们能够更强!

中国要造出5nm光刻机所需时间

个人猜测,中国要造出5nm光刻机所需时间应该在15年左右,ASML从90nm到5nm大概花费了20年左右(大概时间并不十分准确),因为小名认为后人的发展速度总是会比前人快的,并且我们要相信中国的实力,中国从之前一个毫无竞争力的国家发展到现在的工业强国,只花费了几十年,并且这几十年间,中国的许多技术与发达国家相比,从远远落后变为了基本持平(甚至不少技术实现了超越),小名相信中国未来在芯片领域也会大有所成。

Dawn. 分类:其它

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