就是最近我们国家的中科院在5纳米激光光刻的技术上面有了成功的突破,不过这个消息出来以后,有的媒体对这件事情解读就太过于荒诞了,在这里有必要要说清楚一些情况。
技术层面的突破是一件好事,可是纸面上的技术要运用到实践上面,还是需要一个很长的流程,而且没有更多的产业链支持也无法完成。就好比你造一个冰箱一样,你有造冰箱的技术,可是冰箱的整体框架总需要人加工吧,还有其他一些细小的零部件,总需要人提供吧。这些都是需要一条产业链的支持,不是有技术就可以的,产业链里其他的生产技术达不到。那也无法去完成。
而且这样的技术,虽然已经在理论上面有所突破,可是还得需要在实践过程中累积经验才能够生产,因为芯片生产涉及到了波长稳定性,还有*性等等因素影响的。因此工艺上的经验累积也十分重要。不然生产出来的芯片良品率会不稳定。
另外还有一点就是媒体错误理解了一个概念,那就是中科院突破的5nm狭缝电极并不是芯片制造的都所有技术,这是一天很漫长的道路,而且激光光刻机用于工业上面也不合适,只适合用来做实验。打个比方把芯片当成一个图片还看待的话,那么euv的光刻机是可以一次拍照成型,可是激光光刻机复杂程度就高了许多,还需要一条条按照线路来刻。因此在效率上来说根本不适合在工业生产之上使用。
因此中科院这一次技术突破不会对半导体产业有太大的影响,不过蚊子再小也是肉,也能作为一个技术储备,将来能够用作研发经验来便于新的技术开发。因此投入生产使用现在来说是不可能的。
半导体制造设备和材料是半导体行业最上游的环节。目前来看,集成电路设备制造是中国芯片产业链中最薄弱的环节。经过20多年的追赶,中国与世界在芯片制造领域仍有较大差距。虽然中国在该领域整体落后,但刻蚀机方面已在国际取得一席之地。
全球半导体设备市场的后起之秀
随着近些年 社会 对集成电路的重视和大批海外高端人才的回归,我国的集成电路在这几年出现了飞速的发展。在IC设计(华为海思)、IC制造(中芯国际)、IC封测(长电 科技 )、蚀刻设备(中微半导体)上出现了一批批*的企业。
1、半导体设备
我们的主角中微半导体所在的领域就是半导体设备细分行业,这个行业主要有两种半导体设备,一是光刻机,一个是刻蚀机。中微是以刻蚀机为主要设备的供应商,去年12月公司自主研制的5nm等离子体刻蚀机正式通过台积电验证,将用于全球首条5nm制程生产线。
芯片,这个从前被戏称为:除了水和空气,其他都是进口的行业。最近中美贸易战的焦点就是在芯片领域,美国政府对华为的封锁就是下令美国供应商没有经过国会批准不准买给华为芯片。这也是我们非常气愤的地方,为什么中微半导体有了*进的设备还是会受人制肘呢?
主要是我国的短板在于光刻机,与国外先进技术有非常大的差距。为什么刻蚀机技术那么好,不能弥补这个短板吗?这就是光刻机和蚀刻机的不同,有一部分人把蚀刻机与光刻机搞混。其实两者的区别非常的大,光刻机是芯片制造的灵魂,而蚀刻机是芯片制造的肉体。
光刻机把电路图投影到覆盖有光刻胶的硅片上面,刻蚀机再把刚才画了电路图的硅片上的多余电路图腐蚀掉。光刻机把图案印上去,然后刻蚀机根据印上去的图案刻蚀掉有图案(或者没有图案)的部分,留下剩余的部分就是集成电路。所以说这是两个过程要用到的设备,而且这两个过程是连续的。
我国光刻机的*水平是上海微电子的90nm制程,世界*的光刻机是ASML的7nm EUV光刻机,ASM已经开始研制5nm制程的光刻机。相对来说,我国在光刻机制造领域与国际先进水平有很大的差距,高端光刻机全部依赖进口。只能说我国的刻蚀机技术领先,中微半导体的介质刻蚀机、硅通孔刻蚀机位于全球前三。但是在整个产业链的产能和技术上,与一些大型的企业差距非常的大,所以在中美贸易战中显得很吃亏。
那我们说完了中微半导体这个单独的行业领域,现在放眼整个行业,来看看半导体设备到底在这个行业中扮演者什么角色?
2、半导体产业
半导体的发展是越来越集成化,越来越小。从早期的电子管到现在的7nm器件,一个小小的芯片上需要有几百个步骤和工艺,显示出高端技术的优越性。也正是这样的行业特点,导致整个行业非常依赖技术的创新。而半导体设备是制作芯片的基石,没有这一块芯片不可能出现。
可以看到虽然产值低,但是缺这个还真的没办法发展下游。这也是贸易战在芯片领域为什么大打出手的原因,没有先进的技术,很难发展非常广大的信息系统。可以说这一行创造的价值并不高,但是不能缺少,是高端技术的积累。
大国重器:7nm芯片刻蚀机龙头
在技术含量极高的高端半导体产业中,能与美欧日韩等国际巨头同台较量的中国企业凤毛麟角,而中微半导体是其中一家。中微半导体是一家以中国为基地、面向全球的高端半导体微观加工设备公司,主要从事半导体设备的研发、生产和销售。而要了解中微这家公司,先不得不介绍一下公司创始人尹志尧。
尹志尧是一个颇具传奇色彩的硅谷技术大拿。
1980年赴美国加州大学洛杉矶分校攻读物理化学博士,毕业后进入英特尔中心研究开发部工作,担任工艺程师;1986年加盟泛林半导体,开发了包括Rainbow介质刻蚀机在内的一系列成功的等离子刻蚀机,使得陷入困境的泛林一举击败应用材料,跃升为全球*的等离子刻蚀设备制造商,占领了全球40%以上的刻蚀设备市场。
以此同时,泛林与日本东京电子合作,东京电子从泛林这里学会了制造介质等离子体刻蚀机,复制其Rainbow设备在日本销售,后来崛起为介质刻蚀的领先公司。
1991年,泛林遭老对手美国应用材料挖角,尹志尧先后历任应用材料等离子体刻蚀设备产品总部首席技术官、总公司副总裁及等离子体刻蚀事业群总经理、亚洲总部首席技术官。
为了避免知识产权风险,尹志尧从头再来,用不同于泛林时期开发的技术,研发出性能更好的金属刻蚀、硅刻蚀和介质刻蚀设备,应用材料再次击败泛林,重返行业龙头地位,到2000年,应用材料占据了40%以上的国际刻蚀设备市场份额。
目前全球半导体刻蚀设备领域三大巨头——应用材料、泛林、东京电子,都与尹志尧的贡献密切相关。
2004年8月,已年届六旬的尹志尧带领15名硅谷*华裔技术工程师和管理人员回国,创立了中微半导体,并在短短数年之间崛起为全球半导体设备领域的重要玩家。
中微从2004年创立时,首先着手开发甚高频去耦合的CCP刻蚀设备Primo D-RIE,到目前为止己成功开发了双反应台Primo D-RIE,双反应台Primo AD-RIE和单反应台的Primo AD-RIE三代刻蚀机产品,涵盖65nm、45nm、32nm、28nm、22nm、14nm、7nm到5nm关键尺寸的众多刻蚀应用。
从2012年开始中微开始开发ICP刻蚀设备,到目前为止己成功开发出单反应台的Primo nanova刻蚀设备,同时着手开发双反应台ICP刻蚀设备。公司的ICP刻蚀设备主要是涵盖14nm、7nm到5nm关键尺寸的刻蚀应用。
这里面看起来是几个似乎不起眼的数据,但里面蕴含了满满的技术含量。而中微到底是否掌握了5nm刻蚀技术,一时间众说纷纭。如今,中微半导体与泛林、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,为全球*进芯片生产线供应刻蚀机。
芯片研发设计容易,生产制造就难了。
数据显示,全球很多厂商都能够自研芯片,因为ARM有公版架构,只要获得授权,就能够在ARM公版架构的基础上研发芯片,相对容易些。
要知道,即便是苹果、高通、三星以及联发科这些芯片巨头,也都是在ARM的基础上研发设计芯片。
但芯片生产制造就难了,其不仅投资高、技术门槛高,关键是收益慢,需要一个周期,所以很多厂商都不愿意进入芯片制造领域内。
在全球范围内,能够生产制造芯片的企业本身就不多,但能够生产14nm以下制程的芯片企业,更是屈指可数,能够量产7nm以下的芯片企业,目前只有三星和台积电。
也就是因为先进制程的芯片生产难度高,美国限制台积电、三星等使用美国技术的企业自由出货,给华为带来了一些问题。
否则余承东也不会表示,压力很大,麒麟9000或无法生产,而任正非更不会发出“向上突破天 向下扎到根”的呼声。
美国修改规则后,国内厂商的目光都投向了中芯,原因是中芯在是全球范围内,是少数能够量产14nm制程芯片的厂商之一。
据悉,28nm以上工艺被称为成熟工艺,而14nm(含14nm)被称为先进工艺。
最主要的是,中芯在3年时间内,完成了5世代的芯片开发任务,从28nm进入到14nm时代,用梁孟松的话说就是,中芯用3年时间走完了别人10年道路。
不仅如此,梁孟松还表示,中芯14nm芯片的良品率已经到业内水准,N+1工艺的芯片,已经开始规模量产。
而7nm芯片的开发任务已经完成,将会在今年4月份风险试产。
但也没有想到的是,就在中芯技术快速发展之际,突然传来梁孟松递交了辞职的消息。
消息称,梁孟松在得知蒋尚义重回中芯,并出任副董事长的情况下,其向董事会递交了辞职。随后,中芯方面发表消息称,正在核实梁孟松辞职的真实意愿。
要知道,梁孟松一旦辞职,对中芯损失很大,毕竟梁孟松带领中芯,在3年时间内完成了5个世代的开发任务,从28nm进步到7nm。
但庆幸的是,新消息正式传来,中芯也正式确认了,根据中芯公布的*董事名单显示,梁孟松仍担任联席 CEO。
也就是说,梁孟松并没有离开中芯,仍担任中芯联席CEO,也将继续带来研发团队进行芯片制造技术的突破。
根据中芯梁孟松给出的消息可知,7nm制程的芯片,预计在今年4月份风险试产。
而5nm等更先进制程的芯片,最艰难的八项工作已经展开,有了EUV光刻机就能够全面展开研发工作。
如今,梁孟松仍旧担任联席CEO,这意味着,先进制程芯片的开发任务将继续开展。
另外,蒋尚义已经重新回归中芯,根据中芯方面给出的消息,蒋尚义回归,将就EUV光刻机与ASML展开谈判,争取EUV光刻机早日到货。
其实,中芯早已经全款订购了一台EUV光刻机,但由于ASML方面的原因,导致该光刻机迟迟没有到货。
如今,蒋尚义回归,再加上,ASML已经明确表态,要加速在国内市场布局。
另外就是,ASML也将在2021年和2022年分别推出新一代EUV光刻机和NA EUV光刻机,让中芯订购的EUV光刻机实现发货的希望大大提升了。
也就是说,一旦EUV光刻机到货,5nm、3nm芯片的开发任务就能全面展开,所以说5nm、3nm芯片制造有戏了。
第一,目前全球*进的光刻机,已经实现5nm的目标。这是荷兰ASML实现的。
而ASML也不是自己一家就能够完成,而是国际合作才能实现的。其中,制造光源的设备来自美国公司;镜片,则是来源于德国的蔡司公司等。这也是全球技术的综合作用。
第二,中国进口*进的光刻机,是7nm。
2018年,中芯国际向荷兰ASML公司定制了一台7nm工艺的EUV光刻机,当时预交了1.2亿美元的定金。请注意,当时这台机器还没有交付,而是下订单。
但国内市场上,其实已经有7nm光刻机。在2018年12月,SK海力士无锡工厂进口了中国首台7nm光刻机。海力士也是ASML的股东之一。
第三,目前国产*进的光刻机,应该是22nm。
根据媒体报道,在2018年11月29日,国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制,光刻分辨力达到22纳米。
请注意该报道的标题:“重大突破,国产22纳米光刻机通过验收。”
也就是22nm的光刻机,已经是重大突破。
22nm的光刻机,关键部件已经基本上实现了国产化。“中科院光电所此次通过验收的表面等离子体超分辨光刻装备,打破了传统路线格局,形成一条全新的纳米光学光刻技术路线,具有完全自主知识产权。”
有关报道中的“全新的技术”,也就是中国科研工作者在关键部件完全国产化情况下,实现的这一次技术突破
中国和世界*光刻机制造还有很大差距。
华为麒麟受制于人,中芯国际不堪大用,澎湃芯片久不见进展,虎愤芯片勉强能用。
实用更是有很远的路要走。
大家放平心态。