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“国产光刻机”打破国际垄断局面?技术突破与商业现实不同调

| 2020-08-19

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日前,中国科学院光电技术研究所的“超分辨光刻装备研制”项目通过验收,宣称成功研制出世界首台分辨力最高的紫外超分辨光刻装备,被众多媒体视为打破芯片制造的核心设备“光刻机”被国际大厂垄断,因此引发高度关注,然隔天,不少专家提出意见,指出这样的技术只是原理机,无法用在 IC 制造上,只能用在特殊纳米器件的加工,呈现完全不同的看法。

根据报导,中科院光电所花了 7 年时间,突破了多项关键技术,才完成国际上首台分辨力最高的紫外超分辨光刻装备研制,在 365 纳米光源波长下,单次曝光最高线宽分辨力达到 22 nm,结合多重曝光技术后,甚至可用于制造 10 nm 级别的芯片,对比现在 ASML 主流的光刻机技术是 193 nm 波长深紫外光(DUV),光刻分辨力只有 38 nm,这个“超分辨光刻装备研制”项目仿佛撼动了光刻机巨头 ASML,更填补了国内光刻机技术的空白。

(来源:麻省理工科技评论)

然而,事实上真的如此吗?连日本设备大厂都逐渐被边缘化的光刻机技术,真的被“7 年”磨一剑的中科院光电追赶上了吗?答案是否定的。

许多研究科学家投入研发各种光刻技术来制作纳米级的芯片,其中近场光刻也是其中一种技术,在光学干涉中所用的金属狭缝为光传播至远场的行为,但当狭缝缩减到奈米时,它将出现不一样的传播现像,因此无光学绕射限制的近场技术被提出,此外,电子束(e-beam)技术也是有不少科学家投入研究,台积电就曾经投入电子束技术的研发。

据了解,中科院这次提出的光刻设备是指近场曝光设备,不能用来做大规模生产,且只是原理机,距离主流商用的 ArF 浸没式投影光刻机在视场、成品率、套刻精度和产率等方面没有可比性,也无法用于 IC 替代投影光刻,只能用于一些特殊纳米器件的加工。

再者,在这台样机或许可以在小批量、小视场(几平方毫米)、工艺层少且套刻精度低、低成品率、小基片尺寸且产率低(每小时几片)的一些特殊纳米器件加工,业界认为这样的技术虽然对于打破国际市场上光刻机垄断的局面没有帮助,但可以一定程度地替代电子束技术(e-beam)技术。

业界认为,“超分辨光刻装备研制”项目用于主流芯片的制造是不可能实现的,然被许多媒体因不解其中技术差异,而误导渲染成该技术已经可以替代既有商用化设备技术,进而打破既有光刻机市场少数厂商独大的局面,这其实与实际状况有相当大的落差。


不可否认的是,中科院此次在光刻机技术上的突破确实令外界兴奋,但技术的突破只是第一步,在商用化的进程中,仍有相当长的一段路要走,特别是芯片产业链已然非常成熟,整体生态也已大致底定,新技术或者新设备的出现,除了本身的技术差异性与创新性外,更要考虑到商业化的运作机制能否跟上脚步。中国半导体产业确实即将迎来一个新的拐点,但在实际的突围策略上,则可能需要更缜密的思考。

-End-

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