7月5日晚间,彭博社援引知情人士爆料,美国正在推动荷兰禁止该国光刻设备制造商ASML出售相关技术给予大陆,以进一步遏止中国在半导体产业崛起!

这一次还不只最先进的设备,还包括了上一代采用DUV技术的光刻机,其制造能力最高可以生产7nm制程的芯片

而可以制造5nm及以下制程芯片的EUV光刻机,早在两年前,就因为美国的施压而无法进口。

就在当天上午,中国国务院副总理刘鹤刚与美财政部长耶伦举行视频通话。值得注意的是,这次通话两次提到了“全球产业链供应链稳定”中国成功生产5纳米光刻机,并强调要共同维护,中方还表达了对美国取消对华加征关税和制裁、公平对待中国企业等问题的关切,并称这次“交流富有建设性”。

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据悉,美国政府的行动,早在一个多月前,美国商务部副部长唐·格雷夫(Don Graves)访问荷兰时就已经开始。

在访问行程中,格雷夫还专门拜访了阿斯迈尔的总部,并和阿斯迈尔首席执行官彼得·温宁克(Peter Wennink)进行会面。

同时还有消息显示,除了荷兰,日本政府同样受到了来自美国的压力,因为日本尼康同样掌握DUV光刻机制造能力。

针对以上的消息,美国商务部与荷兰外交部均表示拒绝发表任何评论。

同时涉及此事的ASML和尼康两家公司,也都没有做出实质性的回应。

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消息曝出之后,阿斯迈尔的美国存托凭证跌幅一度扩大到8.3%,截止到目前已经回落至3.87%。

但如果消息属实,这也意味着美国对中国芯片产业的全面围堵。

毕竟具备7nm以下制程芯片制造能力的EUV光刻机,早在2020年初,因为美国政府的压力而禁止出口到中国。

而目前国内目前能够自主制造的芯片制程,还停留在28nm。

至于更先进的EUV光刻机核心技术,现在还处在实验室的基础研发阶段,比如光刻胶原材料、EUV极紫外光源等等,何时能研发成熟投入商用,现在来看仍然是一个巨大的未知数。

也就是说,一旦荷兰政府同意禁止出口,制程先进的高端芯片且不说,连7nm以上制程的芯片,包括大部分车规级芯片、以及一些消费类芯片,都将面临受制于人的命运。

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所以现在,有一个问题至关重要:ASML什么态度?

从彭博社曝出的消息来看,目前荷兰政府尚未同意,对阿斯迈尔向中国出口DUV光刻机有任何额外限制行动。

与此同时,荷兰首相马克·吕特(Mark Rutte)不久之前也在公开场合表示,反对改变与中国的贸易关系。

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而ASML这一边,虽然官方目前还没有实质性的回应,但其首席执行官温宁克也曾表明态度:

反对禁止向中国出口DUV光刻机。

理由是DUV光刻机已经是一项“成熟”的芯片生产设备。

从技术独立性上,ASML在DUV光刻机技术上底气更足,早在2003年,阿斯迈尔就已经推出自主研发的DUV光刻机,并借此在全球芯片制造产业上成为巨头。

而ASML的EUV技术,则与美国和英特尔牵头成立的EUV LLC联盟有着千丝万缕的联系。

所以与上次禁止出口EUV光刻机不同的是,ASML出口DUV光刻机到中国,无需美国的授权。

ASML光刻机的工作原理

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ASML光刻机的简易工作原理图

简单介绍一下图中各设备的作用:

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测量台、曝光台:承载硅片的工作台,也就是双工作台。一般的光刻机需要先测量,再曝光,只需一个工作台,而ASML有个专利,有两个工作台,实现测量与曝光同时进行。而本次“光刻机双工件台系统样机研发”项目则是在技术上突破ASML对双工件台系统的技术垄断。

激光器:也就是光源,光刻机核心设备之一。

光束矫正器:矫正光束入射方向,让激光束尽量平行。

能量控制器:控制最终照射到硅片上的能量,曝光不足或过足都会严重影响成像质量。

光束形状设置:设置光束为圆型、环型等不同形状,不同的光束状态有不同的光学特性。

遮光器:在不需要曝光的时候,阻止光束照射到硅片。

能量探测器:检测光束最终入射能量是否符合曝光要求中国成功生产5纳米光刻机,并反馈给能量控制器进行调整。

掩模版:一块在内部刻着线路设计图的玻璃板,贵的要数十万美元。

掩膜台:承载掩模版运动的设备,运动控制精度是nm级的。

物镜:物镜由20多块镜片组成,主要作用是把掩膜版上的电路图按比例缩小,再被激光映射的硅片上,并且物镜还要补偿各种光学误差。技术难度就在于物镜的设计难度大,精度的要求高。

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硅片:用硅晶制成的圆片。硅片有多种尺寸,尺寸越大,产率越高。题外话,由于硅片是圆的,所以需要在硅片上剪一个缺口来确认硅片的坐标系,根据缺口的形状不同分为两种,分别叫flat、notch。

内部封闭框架、减振器:将工作台与外部环境隔离,保持水平,减少外界振动干扰,并维持稳定的温度、压力。

国产光刻机怎么样了?

我国在光刻机方面的技术积累和人才储备相对不足,虽无法制造高端光刻机,但可以制造一些低、中端的光刻机。

2008年起,我国开始重视光刻机的研发。为推动我国集成电路制造产业的发展,国家决定实施科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”项目(又称“02专项”)。在该项目下,我国研究团队一路攻坚克难,国产首套90纳米高端光刻机已经研制成功。

2019年4月,武汉光电国家研究中心甘棕松团队通过2束激光,在自研的光刻胶上,突破光束衍射极限的限制,并使用远场光学的办法,光刻出最小9纳米线宽的线段。该成果一举实现光刻机材料、软件和零部件的三大国产化。

2020年6月,上海微电子设备有限公司透露将在2021—2022年交付首台国产28纳米工艺浸没式光刻机。这意味着国产光刻机工艺从以前的90纳米一举突破到28纳米。

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虽然国产28纳米光刻机与已面世的5纳米顶尖制程存在较大差距,但常见的射频芯片、蓝牙芯片、功放芯片、路由器上的芯片、各种电器的驱动芯片等非核心逻辑芯片,仍采用28~90纳米工艺。

在光刻工艺进入28纳米以下制程之后的较长一段时间里,16纳米和14纳米制程的成本一度高于28纳米,与摩尔定律的运行规律相反,这也使得28纳米制程工艺极具性价比。在实际应用中,28纳米光刻机不仅能用来生产28纳米芯片,更有望通过多重曝光的方式生产14纳米、10纳米、7纳米芯片。尽管我国自主光刻机与外国先进水平仍有不小代差,但未来可期。

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