光刻機是製造芯片必須的半導體設備,擁有了光刻機就擁有了製造芯片的能力這一點是毋庸置疑的。
即使高通、英特爾、谷歌這種不是做芯片代工的企業,他們從ASML購來一臺EUV光刻機,製造14nm的芯片也沒有問題。
只是不能像臺積電、三星那樣將技術提升到5nm、3nm而已,就好像買了一個智能電飯煲,只需要把米放進去,它自己會加水烹飪。
ASML掌握了光刻機的核心零部件
即使ASML承認光刻機90%的零部件都來源於進口,但是在核心零部件方面,ASML幾乎沒有放鬆,核心技術上不受限制,這是ASML做得最好的地方。
ASML趕超尼康的時候,承諾55%的零部件將從美國購買,具體的採購清單不清楚,投影物鏡、工件臺這樣的核心器件ASML已經實現了獨立生產,並且世界拔尖。
與iPhone手機不會把芯片設計、iOS系統打造讓給別人一樣,ASML壟斷了全球最頂尖的雙工件臺製作技術,將芯片產量上升到了另外一個級別。
這一技術直到2016年才被清華大學機械工程系教授朱煜打破,他創立的華卓精科也成為全球第二家掌握雙工件臺技術的企業,預計明年將實現量產。
雙工件臺系統被ASML壟斷
投影物鏡、工件臺和光源是光刻機的三大核心,其中工件臺是光刻機對芯片進行曝光和測光的地方,也是光刻機上主要的操作區域。
2001年荷蘭ASML發明了光刻機的雙工件臺系統,將芯片產能提高了4倍以上,從前一臺光刻機1小時量產10塊芯片的速度,已經來到了每小時280塊左右。
雙工件臺技術至今只有ASML一家掌握,而排名二三的尼康與佳能至今尚未擁有這樣的技術,事實上他們與ASML的差距,從上世紀的光刻機改革中就已經拉開。
掌握這項技術,從某種程度上來說,就是掌握了芯片量產的訣竅,這一點的差別,就像普通水稻與袁隆平發明的雜交水稻的差別一樣,十分的明顯。
雙工件臺如何提高芯片產量:一個曝光,一個測光
在一套光刻系統裡有兩個硅片臺,它們分別位於曝光位置和測量位置,兩臺獨立且同時運行:
當硅片臺 1 在曝光位置進行步進掃描曝光時,硅片臺 2 在測量位置完成硅片的上下片、硅片三維形貌測量等準備工作。
當硅片臺 1 完成整個硅片的曝光後,兩臺交換位置和職能,如此循環往復完成硅片的高效曝光。
雙工件臺與單工件臺的差別:精準度
雙工件臺的發明使光刻機的產能有了大幅度提高。先進光刻機要求有極高的對準精度,傳統的光刻機中只有一個工件臺,晶圓的上下片、測量、對準、曝光都是順序進行的;
大量的測量必然導致單工件臺光刻機的產能進一步下降。
一般曝光的時間要大於測量和校正的時間,因此,在多餘時間內,雙工件臺設計中系統可以做更多更復雜的測量。
這些測量、校正工作可以在另一個工件臺上並行而不影響產能,並且測量的標識越多,所能表達的對準精度越高,光刻機機的精準度就提高了上來。
加油,上海微電子
華卓精科能在緊要關頭實現這一核心技術的突破,對於我國在光刻機領域的發展具有里程碑意義,至少對於國產光刻機之星上海微電子來說,有多了新的可能。
上海微電子成立於2002年,主要致力於大規模工業生產的投影光刻機研發、生產、銷售與服務。
公司產品可廣泛應用於IC製造與先進封裝、MEMS、TSV/3D、TFT-OLED等製造領域。
但願不要讓華卓科技失望才好,加油了上海微電子。
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