文本/王
最近,光刻机器市场有两个新趋势。一个是,哈尔滨理工学院宣布了“高速超前激光干涉仪”的研发结果,并在第一个“金色SUI奖”中国光电仪器品牌列表中赢得了金牌。有人声称,已解决了低于7nm的光刻机器的问题。
一个是一家国内公司开发了SAQP技术,该技术可以实现7纳米的过程而无需使用EUV光刻机器。在此基础上,可以实现5纳米的过程,并且经济限制尚未达到其极限。
实际上,这些消息导致行业内部人士盲目娱乐了许多网民。从过去的一年来看,从光子芯片到量子芯片,超分辨率光刻机器等,各种绕过光刻机器的解决方案多次引起了该行业的兴奋。
但是实际上,对这些路径的研究仍然保持在实验室的概念水平上,以及在制造和过程水平的许多问题上的解决方案,不仅需要在过程准确性上突破,而且还需要基本理论和创新水平的进一步突破。
就在不久前,中国科学院的会议记录发表了Luo 和Li 的一篇文章,“加强了半导体的基本能力建设,并为半导体的自力更生和自力更生开发点燃了“灯塔”,指出了:
由于西方的制裁,包括下一代半导体过程GAA流程在内的PDK的EDA工具完全阻止了中国,而我国家的半导体行业发展已经进入了“黑暗森林”。它引发了行业中激烈的讨论。
中国半导体行业进入“黑暗森林”的核心原因是,半导体领域的技术内容极高。上游包括EDA软件/IP模块,半导体设备和材料,中游是芯片设计,制造,包装和测试;下游是各种电子产品,涉及大量材料,化学试剂,特殊气体,设备和配件等。
正如中国科学院的院士王扬尤恩(Wang )指出:半导体产业连锁店上游的任何材料,设备甚至附件都可能成为限制竞争对手的手段。
尽管中国投入了大量资金来发展半导体行业,但人才储备和研发能力仍然存在差距。其次,它涉及复杂的问题,例如供应链,知识产权等。在这个工业链中,中国目前主要扮演着低端加工和组装的角色,其核心技术和高端制造仍受发达的西方国家的影响。
因此,从现实的角度来看,黑暗的森林是真实的,而这些突破和沸腾的东西在实验室水平上更多,这离真正的突破还很遥远。
中国被困在黑暗的森林中,速度不足,但质量却没有。
从过去40年来中国大多数行业的发展来看,为了追求速度和规模,基本的研发和创新通常是通过购买和引入技术来牺牲的。在领先的企业通过规模实现了行业地位之后,大多数企业都没有独立创新的动力,而大型但不强大的企业对许多企业来说已经成为一个普遍的问题。
芯片行业的困境也源于过去的遗产,这种遗产仅追求开发速度,而不是发展质量,这会带来很多困难,并且受基本的研发和基础基础设施中的其他人的控制。
我国家的光刻机器的研究与开发始于1950年代。尽管它比欧美国家晚一点,但它被认为是早期的。但是,在1980年代,“购买比制造要好,而且租金比购买更好”的概念在全国都很受欢迎。它认为可以立即使用从国外购买的设备,这比自己开发的设备要快得多。这个概念的影响,用于开发光刻机器的资金变得越来越少,并最终导致停滞。
直到今天,在制定光刻机器技术的研究和开发已经停滞了数十年之后,这种困境无法在很短的时间内解决。
一个简单的事实是,没有基本的半导体研究,很难超越半导体行业。我们可以专注于下一代技术的研究和开发,类似于燃料汽车上电动汽车的革命,但是目前的各种路径尝试仍处于反复试验,错误和勘探阶段,并且远非真正的成功。现在不是自刺激和盲目扩展的时候。
因为其他人已经走得很远,所以当他们感到无聊时,他们就会意识到问题。实际上,已经很晚了。在短时间内赶上并不容易。
当然,中国的速度一直是中国人过去为之骄傲的优势,这使得每天的突破很容易使中国人兴奋,尤其是在2021年,北京大学国家发展学院的名誉主任林·伊夫(Lin Yifu)在中国企业企业未来的发展论坛上说:“如果您不出售中国刻板印刷机,中国将能够在3年中掌握他们!”直到今天,还有三年之内还有一年,但现实并不乐观。
在光刻机器的领域,我们一直在绕过传统的光刻机器技术,并阐述下一代技术,并超过诸如量子芯片,光子芯片,芯片堆叠等路径,这是一个家庭想法,但是它仍处于勘探阶段,并且在远程范围内仍然很长。
国内光刻机器缺少什么?
在传统光刻机器的研发水平上,当前的问题在于制造的准确性。光刻机器的三个核心部分:光源,客观镜头系统和工作台都需要顶级镜头和光源,以及最终的机械精度和复合材料。
制造高级光刻机器的第一个困难是机器的光源问题。目前,只有美国掌握了成熟的制造技术,而其他发达国家正在从中购买和预订。
第二个是反射器。目前,只有德国旧镜头制造商蔡司可以拿出可以满足光刻机器要求的多层胶片反射器。该产品还安装在ASML开发的最新光刻机器上,以实现EUV频段中的高效率。
复合材料来自日本。芯片生产中使用的大多数光孔都是日本专利产品。这些原材料需要极高的精度和纯度。在精细的处理方面,这是日本的传统力量,一直是世界领先的。
此外,限制我国家芯片行业发展的另一个关键问题是工业软件,国内综合电路公司基本上使用外国EDA软件。如何解决国内生产EDA软件的问题也是一个主要问题。
总的来说,该行业知道芯片制造的光构巨星和光刻机器的原理,但关键是该过程非常困难和准确,并且在上游和下游技术和原材料中存在许多缺点。盲人乐观误导了对行业的正确理解。
ASML在荷兰生产的EUV光刻机器可以达到5NM水平,需要超过100,000个零件,并且需要从多个国家进口的90%以上的备件。以EUV中使用的镜头为例,全部由世界顶级镜头制造商蔡司提供。没有公司可以模仿其生产的各种镜头,反射镜和其他光学组件。
在实现制造准确性的困难之后,也缺乏人才。
华为首席执行官Ren 说:“无论是设备,软件还是技术,都可以通过时间来解决。中国真正缺乏的就是人才!”光刻机器涉及许多专业领域,包括数十个领域的高级科学和技术产品,例如光学,流体力学,数学,聚合物物理学和化学,表面物理学和化学,精密仪器以及机械处理。这些学科的基础是数学,物理和化学。
新技术的突破需要时间,从构思和实验室链接到大规模生产,也有变量
使用“高速超精确激光干涉仪”来实现晶片,客观镜头系统和工作台位置的超精确定位,该位置在光刻学期间通过光刻计算机来实现。如果没有支持激光干涉仪,则不会进行家庭光刻机器和其他设备的调试和生产。
该设备的核心技术突破为中国的高级芯片制造技术的开发增加了一定的技术储备,并为高端光刻机器设备的定位创造了某些条件。但是,生产光刻机器所需的过程问题仍然是在短时间内无法克服的困难点。这是我们需要认识的事实。
此外,从最近的SAQP技术来看,它实际上是四足风险技术。有人说,如果国内DUV光刻机器可以与SAQP技术和先进的半导体材料结合使用,以创建7NM芯片生产线,那就不太困难了。
但是实际上,英特尔以前已经这样做了。英特尔在10nm中遇到了瓶颈,因此它的密度期望为10nm至2.7倍,并直接使用了SAQP,并且还使用了SOAG,SDB和CO ,然后由于SAQP而失败。
因为使用SAQP技术的产量较低,所以这可能是大规模生产延迟的主要原因。从那以后,英特尔没有宣布10nm的质量生产进展。
从迭代中,我们可以看到高级芯片制造的发展历史,5s,28nm。
6,20纳米; 7是16纳米; X是10纳米; 11、7纳米; 12、5纳米; 13、5纳米;
从当前已知的确切信息中,我们可以知道国内光刻机器是90nm的过程,并且仍处于研发阶段。另一个很大的差距是我们处于光抗抗光抗命的初始阶段。
总而言之,芯片工艺从28nm发展到5nm,这花费了9年。如果国内开发从90nm到5nm,则保守地预计将需要10年以上的时间。以中国速度压缩一半的时间将需要5年的时间。
从SAQP技术到超过其他角落的道路并不存在,但是概念,专利和实验室研究仍然远离批量生产和应用,中间仍然有很多变量,这也需要时间。
只有通过务实的态度看问题,您才能真正尊重该行业
黑暗森林的概念最初是在科幻小说中提出的三体问题,用于描述外星文明之间的战略,但该概念也用于描述某些领域的竞争状态。在半导体领域,“黑森林”是指具有激烈竞争,信息不对称和谨慎的机密性的竞争环境。
通常,确实,由光刻机器代表的半导体行业被困在“黑暗森林”中,这是错误的,以光刻机器代表的半导体行业是错误的。仅在半导体行业中使用的硅,中国几乎所有中高端硅晶片都被进口。
这是我们需要认识,减少沸腾和自我刺激以及扎实的研究与发展的现实。您也可以从基本的KRF甚至I线印刷机开始,真正投资于研发并彻底理解,并为技术和系统建立迭代基础。这个过程是新的国家体系取得巨大成就的阶段。
为了解决这些缺点,中国的半导体行业仍然面临巨大的挑战和压力。一方面,有必要继续在技术研发,人才培训,政策指导等上进行投资和迭代,并在半导体制造设备的材料,流程和制造技术水平上持续突破,以弥补缺点。在我们真正生产高级光刻机器产品之前,我们再次沸腾的还为时不晚。
一方面,我们必须继续在下一代晶体管的材料,设备和过程周围探索和专利布局。只有阻止下一代技术,我们才能消除上一代技术并形成对策。
自我刺激扩展,无法解决实际问题。国内光刻机器的主要突破实际上需要尊重该行业,而不是误解了局势。
在曲线上越过并绕过光刻机器的路径需要连续尝试。不仅在中国,而且除了中国超分辨率光刻机器外,美国的电子束光刻机和日本的纳米印刷设备都是挑战的传统光刻机器技术。但是,实验室的研究阶段,专利布局和批量生产是两个不同的概念。
我们需要具有务实的态度,以认识到真正的问题,对行业的真实敬畏,具有真正的努力和方向,并有望在5到10年内解决扎根机器的问题。我们仍然继续期待它。