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    上海微电子年底前推出28nm光刻机?很残酷

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    • 众所周知,目前国内在芯片制造领域仍处于落后地位。虽然中芯国际等少数晶圆代工厂已经能够量产28/14nm工艺,但是其制造产线上的半导体设备仍严重依赖于美国。

      去年5月,华为在被美国升级制裁之后,台积电、中芯国际等晶圆代工厂无法继续利用美国半导体设备及技术为华为海思代工芯片,使得华为自研的海思芯片出现了断供。

      与此同时,中芯国际在去年年底也被美国列入了实体清单,所需的半导体设备进口受阻,这也严重阻碍了其先进制程工艺的发展。

      在此背景之下,国产半导体设备的发展急需加速。

      对于半导体制造产线来说,光刻机是芯片制造最为核心的关键设备之一。而目前在光刻机领域,主要被荷兰ASML、日本佳能和尼康所垄断,三家厂商合计占据了约99%的市场份额。

      其中 ASML 在高端光刻机市场一家独大,并且是目前唯一一家能够供应EUV光刻机的厂商。

      目前产线中光刻机主要依赖于进口,以国内长江存储截至2020年2月的半导体设备采购招标结果为例,其光刻机全部来自于ASML 和佳能。其中 Arf 光刻机全部由 ASML供应,佳能主要供应技术难度相对较低的 g线、i 线光刻机及少部分KrF光刻机。

      虽然,国产光刻机厂商——上海微电子装备股份有限公司(以下简称“上海微电子”,SMEE)此前已经量产了自主研发的光刻机,但是其在技术上与国外还存在较大差距。

      根据上海微电子官网资料显示,目前其已量产的光刻机主要有 SSX600 和 SSX500 两个系列。

      其中,SSX600 系列步进扫描投影光刻机采用四倍缩小倍率的投影物镜、工艺自适应调焦调平技术,以及高速高精的自减振六自由度工件台掩模台技术,可满足 IC 前道制造 90nm、110nm、280nm 关键层和非关键层的光刻工艺需求,该设备可用于 8吋线或 12 吋线的大规模工业生产。

      SSB500 系列步进投影光刻机不仅适用于晶圆级封装的重新布线(RDL)以及 Flip Chip 工艺中常用的金凸块、焊料凸块、铜柱等先进封装光刻工艺,还可以通过选配背面对准模块,满足 MEMS 和 2.5D/3D 封装的 TSV 光刻工艺需求。

      上海微电子年底前推出28nm光刻机?很残酷
      △上海微电子可用于90nm芯片制造的光刻机

      也就是说,上海微电子目前最先进的光刻机所能制造最先进的芯片制程只能到90nm,而目前ASML最先进的EUV光刻机已可以被应用于3nm的芯片制造。

      在去年4月,根据某地方政府透露的信息显示,2020年年底,国产光刻机光源供应商将与整机单位共同完成28nm国产光刻机的集成工作。

      注意:这里说的“28nm光刻机”并不是准确说法,虽然网上很多人这么叫,其实际指的是可以被用于28nm芯片制造的光刻机,但准确说法应该是193nm ArF浸润式光刻机,多次曝光甚至可以支持7nm芯片制造。

      但是,由于美国对中国半导体产业制裁的加码,国产28nm光刻机量产进程似乎是遇到了一些阻力导致了推迟。

      根据国外媒体( 链接)最新的报道称,“中国国产28nm DUV光刻机计划在今年年底前从上海微电子(SMEE)生产出来,并在上海专有的生产线上为物联网设备制造48nm和28nm芯片。”

      另外预计在2023年,SMEE 20nm光刻技术将首先部署用于制造5G设备芯片。

      上海微电子年底前推出28nm光刻机?很残酷

      该报道还称,上海微电子管理层最近表示,“提高 48nm 和 28nm 的良率仍然是一个挑战,但 SMEE 技术现在拥有基本的本土 UV 能力,无需美国 IP 来制造芯片。”

      搜索该网站关于SMEE的历史信息,可以看到,早在去年10月,verdict就曾报道称,“中国首台国产28nm光刻机预计2021年底前交付”,但是verdict并未说明具体的信息来源。

      上海微电子年底前推出28nm光刻机?很残酷

      此前的资料显示,该光刻机的光源激光系统、浸没式双工作台、浸液系统、透镜及曝光系统都已实现了国产化(由不国内相关供应商提供),上海微电子则负责控制系统和总装。

      不过对于“上海微电子到底能不能做出28nm能力的DUV光刻机”这个问题,外界看法不一。

      此前知乎上就有人提了这个问题,有不少网友给出了不同意见。

      知乎网友@andyfan 表示:“上海微电子做肯定做的出,之前交付了可以做90nm制程的光刻机,只是单工台,过货能力只有每小时75片。28nm光刻机,光源与90nm光刻机是一样的,但是40nm开始就需要immersion了,也就是液浸润。但不是说你搞一台出来,厂家就能马上用;机台和工艺的磨合,再加上反复提升改进,这时间要比一般人想的长的多。”

      不过WP7贴吧用户@jinshandage 表示,之前有内部前员工爆料,由于内部管理问题,上微老的骨干基本走光。新来的研发人员工资极低,很多在那边也混2年经验就走。10年研发费用不足6亿,基本没有老员工。本身就一个国资企业,那些厂买他家的低端光刻机就是指标,都不用的。他们家的28nm光刻机今年交付的消息看看就好,当不了真。估计今明两年28nm的都出不来光刻机突破的话,还是要看中科院以及一些其他科研机构,其次看这些科研企业,但是上海微电子本身是没啥指望了。

      一位自称在十几年前读博士时就有做02专项的网友称:“28nm跟90nm光刻设备之间的区别很多,四大子系统都不一样。光源功率变大,光学系统数值孔径变大,增加浸没单元,运动平台速度更快。目前运动平台做得比较好,其他的最多到样机状态,整机更没有了,差得还挺远。十几年前我做02专项,那个时候投入是不足的。到如今,只能说资金投入早已经跟上,现在无论上海微电子还是各子系统企业都不缺钱,甚至已经不敢再拿钱了。很多专项投入资金,根本就没有动过。设备研发迭代跟FAB厂做工艺试错还是有区别的。一个人拍两个月脑袋就可以搞五六代样机去试错,但其实连积累数据的意义都没有。有些关键点搞不清楚,试错就是浪费时间。”

      另外值得注意的是,自去年华为被美国实施第二轮制裁,使得华为自研芯片无法制造之后,业内就一直有传闻称华为在自建半导体产线,并已开始研发半导体产线所必须的关键设备——光刻机。

      此前曝光的招聘信息也显示,华为正在招募光刻机研发人才。本月初,华为旗下的哈勃投资入股了国内高端准分子激光技术厂商科益虹源,似乎也正是为了加码布局光刻机领域的研发。

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