【大纪元2024年09月26日讯】(大纪元记者宋唐、易如采访报导)9月份中共工信部发布了《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2024年版)》,虽然这份清单包含了各种制造工具,但两台光刻机尤其引人注目。其中一台光刻机的参数是:采用波长为193nm、套刻精度低于8nm的氟化氩(ArF)光源,可在12英寸晶圆上实现65nm的分辨率。
一时之间,一些大陆舆论认为国产光刻机取得重大突破,甚至还有小粉红误以为套刻精度低于8nm,就可以生产8nm芯片。
套刻精度是指什么?
作为光刻机的一个重要技术指标,套刻精度是指每一层曝光层之间的对准精度。
芯片制造过程是将多层的曝光图案一层一层实现,并堆叠而成,而两层之间需要精准对准,这就是套刻精度,并不是指能够制造的芯片工艺制程节点。
台湾IC设计资深经理Brad Liao对大纪元表示,光刻机是用类似曝光显影方式把图案弄到晶圆上,一个晶圆生产出来至少有10到20层光罩,每一个光罩和另一层光罩之间要对准,最好是对得准准的、完全没有误差,但不可能,它一定有偏移,那个偏移量就是套刻精度。
“套就是某一层跟某一层把它对起来,套刻精度只是两个光罩之间对准的好和坏,套刻的误差越小,代表机台越先进。越精细对起来就要越准,不然的话,图形本来就很细,只要稍微偏一点,可能不知道跑到哪里去。”
大陆芯智讯报导,这次曝光的65nm分辨率国产DUV光刻机,只是之前上海微电子90nm分辨率国产光刻机的改良版,只能满足55~65nm成熟制程芯片的制造需求,远远达不到28nm制程。
一位业内专家向芯智讯透露,虽然该光刻机的套刻精度为≤8nm,但只是出厂标准,在晶圆加工过程中还会带来误差,8nm的套刻精度,实际落在产品上可能就差不多11~12nm了,单次曝光最多只能做到55~65nm的水平。
如果要做多重曝光,套刻精度就需要足够的高,8nm的套刻精度无法完成多重曝光。
Brad Liao表示,分辨率是65纳米,顶多可以做到65纳米,最细的线大概做到65左右,再往下那个线都挂掉了。阿斯麦(ASML)公司可以做28纳米的机台,套刻精度都是3.5纳米以下,这种套刻精度才有办法做28纳米。(延伸阅读:中国制DUV被称可制8奈米芯片遭打脸)
大陆芯片商最早制造28nm制程芯片,基本都是采用了荷兰ASML分辨率达到≤38nm、套刻精度<3.5nm的NXT:1970i(浸润式DUV)。
而量产28nm芯片则使用荷兰更先进的ASML NXT:1980i,该机型套刻精度达到<2.5nm,可以进行多重曝光,可以实现7nm制程的制造。台积电第一代7nm制程,就是采用ASML NXT:1980i,经过多重曝光来做的。
这也是为什么美国和荷兰,一开始把光刻机对华出口限制给卡到了NXT:1980i以上,后面又把NXT:1970i和NXT:1980i限制出口,这两款采用多重曝光,能够实现先进制程能力。
距离国际水平差多远?
这款国产光刻机距离国际先进水平还相差多远呢?
实际上,荷兰阿斯麦公司2006年推出的干式DUV光刻机XT:1450的分辨率,就已经达到了57nm,套刻精度为7nm。所以这款国产光刻机性能与ASML公司的技术实际差距超过18年。
需要指出的是,这款光刻机依然是干式DUV光刻机,而非更先进的浸润式DUV光刻机。
浸润式光刻机理论上容易,但工程上实现相当麻烦。有着“浸润式光刻机之父”之称的林本坚,在台积电任职期间,单单一个浸液系统,团队就耗时2年,修改了7~8回才实现突破。业内人士表示,浸润式光刻机的研发难度之高,相当于在月球上用枪打到地球上的一个目标。
Brad Liao表示,大陆应该还没有这个技术,因为从来他们没有公布过有浸润式光刻机,但肯定有研发。浸润式不是那么简单,相机或光学镜头都要泡在水里,镜头在水里动来动去,涉及到流体力学,水在怎么流啊等等,真的不是很容易的事。
他介绍说,浸润式的想法是台湾林本坚提出来的,刚开始只有少数人支持这个方向,其他人全部不支持,他们在开发过程中遇到种种困难,好不容易克服了困难终于做出来,从此之后ASML就独大了。这个技术本身就很难,一旦有人突破了,里面所有专利几乎都是它的,要避开它的专利再重建非常难。
本次工信部公布的数据,没有具体说明这些机台的制造商,也没有说明这些机器每小时可以生产多少晶圆。大陆业内人士称,目前还没有业内企业说见到了这个光刻机。
28nm光刻机被限 或重创大陆芯片产业
9月初,荷兰对外贸易和发展部长雷内特‧克莱弗(Reinette Klever)宣布改变该国的出口管制,要求ASML申请许可证,才能向中国客户销售其1970i和1980i浸润式深紫外(DUV)光刻机。
荷兰政府的声明表示,ASML还必须申请服务许可证,为之前出售给中国客户的浸润式光刻系统提供备件和软件更新。这些系统目前已受到限制。
今年3月份,荷兰已经对中国大陆装运最先进的浸润式DUV系统进行了出口管制,包括TWINSCAN NXT:2000i、TWINSCAN NXT:2050i。
在已经无缘最先进的EUV(极紫外)光刻机的情况下,DUV被认为对中国突破高端芯片关键工艺至关重要,此类禁令或将重创中国芯片产业。
Brad Liao表示,可以做到28nm的1970i和1980i,都是浸润式的,这次要禁1970i和1980i,中共反应非常激烈。
“凭我印象,之前光刻机从来不放在工信部的公布里面,我也第一次听到工信部公布这个消息,就代表这件事不是小事,是一件大事。”
如果新禁令被严格执行,对中共芯片业有何影响?Brad Liao解释说,1970i和1980i一旦禁了之后,基本上大陆技术就要退回到顶多65nm的阶段,甚至可能跳回90nm了。如果用重复曝光当然是可以往下做,但良率就会掉到至少50%以下。
Brad Liao表示,在中国大陆很多技术像汽车芯片、长江储存的记忆体都用到28nm,一旦1970i和1980i被禁的时候,他们的28nm产品全部都不行了。最先进的技术全部停顿,整个被迫往后退了五年、十年之前。
“只能整个是从头再来,或跟国外买。但用好好的IC,直接用到另外一个IC,你要重新验证,真的非常非常痛苦。”他说。◇
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