產(chǎn)品介紹
首先是在技術(shù)上的難度:
光刻機(jī)可以說每個(gè)部件都是科技含量很高,步步困難重重。
瓶頸主要集中在透鏡、掩膜版、光源、能量控制器等。
下面簡單單介紹光刻機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理:
光刻機(jī)的光源有:激光,紫外光、深紫外光、極紫外光?,F(xiàn)在先進(jìn)技術(shù)是極紫外光。
下圖是以激光為光源的光刻機(jī)簡易工作原理圖:
在制造芯片時(shí),首先在晶圓(硅晶片)表面涂光感膠,再用光線透過掩模版(相當(dāng)于芯片電路圖紙的底片)照射硅片表面,被光線照射到的光感膠會發(fā)生反應(yīng)。此后用特定溶劑洗去被照射或者未被照射的膠,電路圖就印到硅片上。
此過程相當(dāng)于木匠施工用墨斗放樣、劃線。
硅片上有了電路圖的圖樣后,就輪到刻蝕機(jī)登場,刻蝕機(jī)相當(dāng)于木匠的鋸子、斧頭、鑿子、刨子??涛g機(jī)按圖施工,在硅片表面雕刻出晶體管和電路。
芯片主要是精度要求高。納米精度是什么概念呢?是我們?nèi)庋蹮o法分辨的,大概相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的5000分之一納米細(xì)小。
光刻機(jī)幾個(gè)關(guān)鍵部件:
光源:必須穩(wěn)定、高質(zhì)量地提供指定波長的光束。
能量控制器:就是電源。電源要穩(wěn)定、功率要足夠大,否則光源發(fā)生器沒辦法穩(wěn)定工作。大、穩(wěn)、同時(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)性能。耗電太高,客戶就用不起。
掩膜版:通俗點(diǎn)理解,相當(dāng)于過去用膠片沖洗照片時(shí)的底片。底片如果精度不夠,是洗不出來高精度照片的。光刻機(jī)施工前,要根據(jù)設(shè)計(jì)好的芯片電路圖制作掩膜板。掩膜板材質(zhì)是石英玻璃,玻璃上有金屬鉻和感光膠。通過激光在金屬鉻上繪制電路圖。精度要求非常高。
透鏡:用透鏡的光學(xué)原理,將掩膜版上的電路圖按比例縮小,再用光源映射的硅片上。光在多次投射中會產(chǎn)生光學(xué)誤差。要控制這個(gè)誤差。精度要求很高。
就是測量臺移動(dòng)的控制器,也是納米級精度,要求超高。
荷蘭的ASML公司壟斷了高端光刻機(jī)。但其透鏡來自德國的蔡司,自己也做不了。光源是美國的Cymer.所以說它也不是完全技術(shù)獨(dú)立。主要是技術(shù)難度太大。
其次是資金上的困難:
光刻機(jī)由于技術(shù)難度大,研發(fā)資金投入巨大,以至于佳能和索尼都虧損嚴(yán)重,已經(jīng)停止研發(fā),退出未來技術(shù)的競爭。
荷蘭的ASML,為了籌集資金,同時(shí)也是進(jìn)行上下游利益捆綁,研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān),邀請英特爾、三星和臺積電出資,做自己的大股東。ASML實(shí)際上是美、日、韓、德等共同投資的項(xiàng)目,資金充裕。
中國也在此方面有長期投入,但投入水平和不能和多國合作同日而語。中國有相對寬裕的研發(fā)資金,也才是近7、8年的事情,而光刻機(jī)的研發(fā),10年都顯然不夠。
我們能不能也參與到荷蘭的ASML的研發(fā)中呢?是不行的。因?yàn)榘l(fā)達(dá)國家之間,由美國牽頭,搞了個(gè)《瓦森納協(xié)定》,專門對中國進(jìn)行技術(shù)禁運(yùn),技術(shù)封鎖的。我們也買不到荷蘭的ASML新的光刻機(jī),更別說參股和技術(shù)合作了。
目前我們還在追趕,量產(chǎn)的是上海微電子的90納米的,離ASML的10 納米的差距很大。下一步,隨著長春光機(jī)所的極紫外光技術(shù)的突破,有望沖擊22-32納米的技術(shù)。那時(shí)荷蘭可能進(jìn)入7納米時(shí)代。雖然和7納米還有很大差距,但如果能實(shí)現(xiàn),進(jìn)步也是驚人的。如果能做出量產(chǎn)型,就是世界第二的水平了。
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