今年的中秋节适逢台风贝碧嘉来袭,长三角地区的注意力几乎全部集中在13号台风上。与此同时,另一则消息则令人意想不到犹如台风般席卷全国,国内网络因国产光刻机的发布陷入了近乎狂热的状态!
工信部此前公示了两台新的国产光刻机设备,其与全球顶尖光刻机制造商 ASML 的产品还有多大的差距?我们不盲目吹捧,也不刻意贬低,以客观、理性的态度来仔细分析一番。
新的氟化氩(ArF)光刻机据推测应为上海微电子的杰作,国内也只有这家上海本地国企拥有研发和制造光刻机的能力。其照明波长为 193 纳米,分辨率达 65 纳米,套刻精度为 8 纳米。
在此需要特别指出的是,套刻精度与我们平日里所提及的28纳米、14纳米、7纳米以及更小制程芯片并非同一概念。实际上,在当前的芯片制造领域,根本不存在所谓的8纳米制程工艺的芯片。
因此,网上传的国产光刻机攻克8纳米制程芯片显然是毫无根据的,是营销号为了吸引眼球而炮制出来的无知论调。
光刻机的原理堪称极其复杂,其繁杂程度绝非寥寥数语能够阐释清晰。为了更直观地理解,我们仅以光刻机的一个关键参数——分辨率为例,来对比一下与 ASML 的光刻机存在的差距究竟有多大。
如前文所述,新公布的光刻机分辨率为65纳米,这与ASML的1460k光刻机相同。
光刻机按照代际可以分成g-line、i-line、KrF、ArF和EUV,其中ArF又可以细分为干式和浸没式,所以一共有六个世代。
1460k光刻机属于第四世代,即ArF里的干式,属于DUV光刻机的一种。值得一提的是,这款光刻机的套刻精度达到了 5 纳米。而ASML 在售的另一款干型光刻机1470,其分辨率则为 57 纳米。
由此可见,我们刚刚官宣的光刻机是第四世代,在该世代里属于较为先进的产品,但距离最先进的水平仍有一定的距离。
第四世代之上为第五世代光刻机,同样归属于DUV类别,但因其采用液体替代空气作为传导介质,故而被称为浸没式光刻机。
就 ASML 在售的产品而言,其中最先进的浸没式设备当属 2100i,其分辨率为 38 纳米。而稍早发布的浸没式光刻机 1980i 的分辨率同样是38纳米。基于这些数据,我们大致能够推断出,第五代光刻机的门槛指标之一便是分辨率达到38纳米。
套刻精度与分辨率一同提升,1980i能做到2.5纳米以内,2100i则小于1.3纳米,这又一次印证了套刻精度和工艺制程不是一回事,因为当下最小的芯片只不过是2纳米。
再向上提升一个层级来到第六世代,那便是最牛的EUV光刻机了。令人遗憾的是全球范围内仅有 ASML具备生产能力,就连日本的老牌半导体设备制造巨头尼康和佳能也望尘莫及,它们的极限停留在第五代浸没式光刻机。
综上所述,暂且不论新公布的光刻机是否能够顺利量产,以及在实际使用中的效果究竟如何,从理论层面来看与全世界最为尖端的设备相比整整差了两代。
前不久,ASML 官网发布了一则重要消息。从9月7日开始,出口1970和1980浸没式光刻机需要获得荷兰政府的批准。此前这两个型号在销售过程中是无需获得许可证的,想买就买。
这一举措的目的性可谓是昭然若揭,其意图显然是要对我国的芯片代工商获取浸没式光刻机进行限制,哪怕是相对老旧的型号也绝不放行。追溯过往,限制的口子是在逐步收紧的。起初,只是禁止购买 EUV 光刻机;到了去年,开始对2000i及以后的浸没式光刻机加以限制;而到了今年9月,限制力度进一步加大,几乎彻底断绝了中国大陆厂家购买新的浸没式光刻机的可能性。
这一系列的限制举措,无疑给我国芯片产业的发展带来了巨大的挑战,但同时也激发了我们自主研发、突破技术封锁的决心和斗志。
当前的实际状况清晰地表明,在相关技术领域,我们已然收获了颇为显著的成果,差不多已经抵达了第四世代技术的巅峰层级。这得益于我们自身在技术方面的持续钻研和不懈进取,在这一范围内,几乎不存在什么外在的限制因素,只要市场或者产业内部存在切实的需求,购置相关的技术设备就能得以顺利进行。
然而,当我们把目光聚焦到浸没式光刻机这一特定领域时,情况却发生了天翻地覆的变化。我们尚未实现关键的技术突破,仍然不具备自主生产浸没式光刻机的能力。所以来自外部的限制日益加剧。
这种强烈而鲜明的对比无疑给我们敲响了警钟,它清晰地昭示着一个道理:若想要在全球高端半导体这一竞争激烈的领域中稳稳占据一席之地,单纯地依赖外部的力量是绝对行不通的,我们唯一可行的道路,就是依靠自身持之以恒的不懈努力,争分夺秒地加快技术突破的步伐。
虽然在前方的道路布满了重重艰难险阻,我们面临着数不清的技术难题和严峻挑战。但我们必须鼓足勇气,坚定信念,凭借自身的智慧和力量,一步一个脚印地去突破困境,实现技术的飞跃和产业的崛起。因为除此之外确实没有其他可行的捷径供我们选择。
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