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中国不可能生产出EUV极紫外光光刻机,但可以利用日本尼康NSR-S635E光刻机实现中芯国际正在研发的7nm工艺

中国的光刻机在现有技术路径下,在非EUV光源领域(193nm液浸式),假以时日,是可以追上荷兰阿斯麦的,但在EUV(极紫外13.5nm光源)这条技术路线上,除非另开科技树,追上阿斯麦的可能性不大。这就是我们和荷兰光刻机技术的最关键差距,这已经不单纯是市场竞争问题,而是和太平洋对岸的米国有关,日本尼康(没错,造单反相机的那家公司)当初就吃过这个瘪,后面细说其中渊源。

前面有回答说,顶级光刻机(限定于非EUV)的关键零部件来自于不同的西方国家,这一点不假,但要说离不开德国(蔡司)的镜头、瑞典的轴承,这个有点稍显夸张,因为瑞典轴承这样的精密机械,随着国内机械工业进步,是可以点开这棵科技树的。

至于镜头,折射的镜头确实是蔡司的最好,但蔡司的镜头在EUV时代也被放弃了,因为相位差问题和EUV光线经过折射后能量损失较大,所以EUV光刻机改用镀膜反射镜头。

EUV是目前最顶级的光刻机,既然可以放弃蔡司的镜头,说明它还真不是制约顶级光刻机研发的最关键因素。

实际上,阿斯麦通过控股蔡司的方式,使蔡司镜头只能独家供应阿斯麦,但并没有垄断非EUV光刻机(目前垄断的是EUV光刻机),其它玩家还有日本的尼康佳能,其中尼康的ArF(氟化氩光源)液浸式扫描光刻机和阿斯麦的同类光刻机有一拼,最高可以做到5nm.

尼康的NSR-S635E光刻机
尼康的NSR-S635E光刻机

 

当然,尼康的5nm说法有没有吹,无法确证,因为现在芯片制造领域,为了市场宣传需要,大喇叭们马力开足,混淆概念,自立标准,所以才出现了台积电7nm工艺制造的芯片晶体管密度竟然和英特尔10nm工艺的相当。

不过,有一点可以肯定,尼康的NSR-S635E光刻机实现中芯国际正在研发的7nm工艺问题不大。

说到这里,其实牵出另一个问题,一直到2009年之前,光刻机的市场,尼康还是老大,阿斯麦不过是后面追着跑的马仔,为何10来年过去,尼康在光刻机市场混得越发破落,让阿斯麦吃香喝辣呢?

除了尼康在液浸式光刻机上点错科技树,让阿斯麦借机上位外,最重要的是在研发EUV光刻机时,被米国一脚踢开,无缘EUV光刻机。其中的故事,料很多很足,足可为我们镜鉴,但文字稍长,没有耐心不想深挖的网友可以离场了。

1997年,英特尔和米国能源部共同发起成立EUV LLC组织,汇聚了美国顶级的研究资源和芯片巨头,其中包括劳伦斯利弗莫尔实验室、劳伦斯伯克利实验室和桑迪亚国家实验室等三大国家实验室,联合摩托罗拉(当时如日中天)、AMD等企业,投入2.25亿美元资金,集中了数百位顶尖科学家,只为一件事:EUV(极紫外)光刻机到底可不可行?

说白了,这是一项关于下一代光刻机的基础研究,成了的话,等于点开了新的科技树。

阿斯麦公司员工餐厅
阿斯麦公司员工餐厅

 

阿斯麦公司员工餐厅

当时美国光刻机企业已经衰落,市场上实力较强的主要是阿斯麦和尼康,佳能心比较大,眼看搞不过阿斯麦,掉头专心做显示器光刻行业了。因此,英特尔邀请尼康和阿斯麦一起参加EUV项目。当然,英特尔也不是助人为乐,而是考虑到有两家公司参与的话,将来不用担心被痛宰(参考苹果公司的第二供应商制度)。

但米国政府不乐意了,担心最前沿的技术落入外国公司手中,因此反对阿斯麦和尼康加入EUV LLC。从这里也可以看出,美国和它的盟友并不总是掏心掏肺。

阿斯麦对美国政府许下一大堆承诺后,勉强进入了EUV LLC这个超级朋友圈当一个小角色。尼康则没有这么幸运,由于当时日本还被米国视为经济上的对手,在贸易上和日本掐个不停,所以直接被拒绝。

没有拿到EUV光刻机的入场券,尼康从此被关在高端芯片制造设备的门外,阿斯麦则垄断了EUV光刻机市场,尽管每台卖1.2亿美元,我们由于《瓦森纳协议》限制,有钱买不到,中芯国际向阿斯麦下的EUV光刻机单子,钱交了,货还在审批中。

芯片制造车间
芯片制造车间

 

芯片制造车间

在非EUV光刻机领域,有国产产品,性能落后一些,假以时日打磨,可以逐渐追上国际先进水平,但在EUV光刻机领域,我们完全是一片空白,这影响到了我们的晶圆代工厂芯片工艺制造,卡在7nm上不去。而EUV光刻技术又被米国牢牢把控,别怪阿斯麦,在整个项目中,前面说了,它也只是打酱油的。

 

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Posted in 晶圆制造

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