走进光刻机企业ASML,了解一下光刻机制造难度有多大?

2019-02-18 16:31:20 来源:芯通社
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2002年SMEE成立,是中国政府为了填补光刻机空白而立项。上海微电子装备公司总经理贺荣明去德国考察时,有工程师告诉他:“给你们全套图纸,也做不出来。”贺荣明几年后理解了这句话。
 
光刻机,被称为现代光学工业之花,其制造难度之大,全世界只有少数几家公司能够制造。其售价高达7000万美金。用于生产芯片的光刻机是中国在半导体设备制造上最大的短板,国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。
 
在能够制造机器的这几家公司中,尤其以荷兰(ASML)技术最为先进。价格也最为高昂。光刻机的技术门槛极高,堪称人类智慧集大成的产物。
 
“十二五”科技成就展览上,上海微电子装备公司(SMEE)生产的中国最好的光刻机,与中国的大飞机、登月车并列。它的加工精度是90纳米,相当于2004年上市的奔腾四CPU的水准。国外已经做到了十几纳米。
 
光刻机制造难度有多大?
光刻机跟照相机差不多,它的底片,是涂满光敏胶的硅片。电路图案经光刻机,缩微投射到底片,蚀刻掉一部分胶,露出硅面做化学处理。制造芯片,要重复几十遍这个过程。
 
位于光刻机中心的镜头,由20多块锅底大的镜片串联组成。镜片得高纯度透光材料+高质量抛光。SMEE光刻机使用的镜片,得数万美元一块。
 
ASML的镜片是蔡司技术打底。镜片材质做到均匀,需几十年到上百年技术积淀。
 
“同样一个镜片,不同工人去磨,光洁度相差十倍。”SMEE总经理贺荣明说,他在德国看到,抛光镜片的工人,祖孙三代在同一家公司的同一个职位。
 
另外,光刻机需要体积小,但功率高而稳定的光源。ASML的顶尖光刻机,使用波长短的极紫外光,光学系统极复杂。有顶级的镜头和光源,没极致的机械精度,也是白搭。光刻机里有两个同步运动的工件台,一个载底片,一个载胶片。两者需始终同步,误差在2纳米以下。两个工作台由静到动,加速度跟导弹发射差不多。贺荣明说:“相当于两架大飞机从起飞到降落,始终齐头并进。一架飞机上伸出一把刀,在另一架飞机的米粒上刻字,不能刻坏了。”而且,温湿度和空气压力变化会影响对焦。“机器内部温度的变化要控制在千分之五度,得有合适的冷却方法,精准的测温传感器。”贺荣明说。SMEE最好的光刻机,包含13个分系统,3万个机械件,200多个传感器,每一个都要稳定。像欧洲冠军杯决赛,任何一个人发挥失常就要输球。
 
 
据cnBeta、环球网、快科技等多家媒体证实,近日长江存储从荷兰阿斯麦(ASML)公司订购的一台光刻机已抵达武汉。这台光刻机价值高达7200万美元,约合人民币4.6亿元。
 
 
另据日经亚洲评论(Nikkei Asian Review)上周报道,中芯国际也向阿斯麦下单了一台价值高达1.2亿美元的EUV(极紫外线)光刻机。这台机器预计将于2019年初交货。
 
 
虽然是买别人的东西,但是这两条信息还是足够令国人兴奋,毕竟这种机器咱们造不出来,人家不卖给咱们,自己的芯片制造就搞不定。
 
 
上面这个就是ASML光刻机的截面图,这台机器价值不菲。事实上中国的芯片制造商们要想量产7nm及其以下的工艺的芯片,就必须引入EUV光刻机。
 
 
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