中國有能力生產(chǎn)5納米光刻機,ASML光刻機一家獨大的時代即將終結(jié) ?
芯片制造是一個非常復雜的工業(yè)流程,如果說芯片設(shè)計看重的是工業(yè)軟件,芯片架構(gòu)技術(shù)的話,那么芯片制造就需要對半導體設(shè)備市場有很高的把控要求了。
芯片制造過程中遇上的光刻、刻蝕、離子注入和清洗工藝等等都有對應的半導體設(shè)備負責生產(chǎn)。其中最受矚目的可能就是光刻步驟對應的光刻機。
2022年2月7日消息,上海微電子裝備(集團)股份有限公司(SMEE)舉行首臺2.5D/3D先進封裝光刻機發(fā)運儀式,向客戶正式交付先進封裝光刻機。需要指出的是,上海微電子此次交付的是用于IC后道制造的“先進封裝光刻機”,并不是大家通常認知當中的應用于IC前道制造的“光刻機”。
早在2021年9月18日,上海微電子宣布推出SSB520型新一代大視場高分辨率先進封裝光刻機。該光刻機主要應用于高密度異構(gòu)集成領(lǐng)域,具有高分辨率、高套刻精度和超大曝光視場等特點,可幫助晶圓級先進封裝企業(yè)實現(xiàn)多芯片高密度互連封裝技術(shù)的應用,滿足異構(gòu)集成超大芯片封裝尺寸的應用需求。根據(jù)資料顯示,該光刻機可滿足0.8μm(800nm)分辨率光刻工藝需求,極限分辨率可達0.6μm(600nm);通過升級運動、量測和控制系統(tǒng),套刻精度提升至≤100nm,并能保持長期穩(wěn)定性。
注:1 微米(μm)=1000 納米(nm)
此外,曝光視場可提供53mm×66mm(4倍IC前道標準視場尺寸)和60mm×60mm兩種配置,可滿足異構(gòu)集成超大芯片封裝尺寸的應用需求。該IC后道先進封裝光刻機比起此前的SSB500/40和SSB500/50型有著較大的提升。SSB500系列步進投影光刻機主要應用于200mm/300mm集成電路先進封裝領(lǐng)域,包括Flip Chip、Fan-In WLP、Fan-Out WLP和2.5D/3D等先進封裝形式,可滿足Bumping、RDL和TSV等制程的晶圓級光刻工藝需求。以下為SSB500/40與 SSB500/50型光刻機的主要技術(shù)參數(shù):
半導體制造設(shè)備可以分為前道設(shè)備和后道設(shè)備。其中,前道制造設(shè)備主要包括光刻機、涂膠顯影設(shè)備、刻蝕機、去膠機、薄膜沉積設(shè)備、清洗機、CMP設(shè)備、離子注入機、熱處理設(shè)備、量測設(shè)備;后道制造設(shè)備主要包括減薄機、劃片機、裝片機、引線鍵合機、測試機、分選機、探針臺等。作為國內(nèi)的光刻機制造商,上海微電子目前的光刻機產(chǎn)品主要包括其 SSX600 和 SSX500 兩個系列。其中, SSX600系列用于IC前道制造,最先進的也只能用于90nm芯片的制造,而SSX500系列則用于IC后道制造,即IC后道的先進封裝。
根據(jù)官網(wǎng)資料顯示,SSX600 系列步進掃描投影光刻機采用四倍縮小倍率的投影物鏡、工藝自適應調(diào)焦調(diào)平技術(shù),以及高速高精的自減振六自由度工件臺掩模臺技術(shù),可滿足 IC 前道制造 90nm、110nm、280nm 關(guān)鍵層和非關(guān)鍵層的光刻工藝需求,該設(shè)備可用于 8吋線或 12 吋線的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。SSB500系列步進投影光刻機則主要應用于200mm/300mm集成電路先進封裝領(lǐng)域,包括Flip Chip、Fan-In WLP、Fan-Out WLP和2.5D/3D等先進封裝形式,可滿足Bumping、RDL和TSV等制程的晶圓級光刻工藝需求。資料顯示,在去年7月,富士康與青島國資合資設(shè)立的半導體封測項目(青島新核芯科技有限公司),就引進了上海微電子的封裝光刻機。11月26日,該晶圓級封測廠正式投產(chǎn),據(jù)說引進多達46臺上海微電子的封裝光刻機。
去年9月18日,上海微電子舉行了新產(chǎn)品發(fā)布會,宣布推出新一代大視場高分辨率先進封裝光刻機(應該是微米級分辨率的SSB500/40/50之外的其他型號,分辨率可能進入了納米級別)。上海微電子曾表示,當時已與多家客戶達成新一代先進封裝光刻機銷售協(xié)議。據(jù)悉,當時推出的新品光刻機主要應用于高密度異構(gòu)集成領(lǐng)域,具有高分辨率、高套刻精度和超大曝光視場等特點,可幫助晶圓級先進封裝企業(yè)實現(xiàn)多芯片高密度互連封裝技術(shù)的應用,滿足異構(gòu)集成超大芯片封裝尺寸的應用需求,同時將助力封裝測試廠商提升工藝水平、開拓新的工藝,在封裝測試領(lǐng)域共同為中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出更多的貢獻。
在芯片生產(chǎn)制造行業(yè),半導體設(shè)備是必不可少的,除了大家熟悉的光刻機,還包括清洗機、離子注入機、拋光機、清洗機等等半導體設(shè)備都是這個市場的重要組成部分。
大家只知道ASML這家半導體設(shè)備公司制造的光刻機世界領(lǐng)先,可以生產(chǎn)7nm及以下的EUV光刻機。
但其實國產(chǎn)半導體設(shè)備也有很大的布局力度,并且再次傳來了突破的好消息。這次國產(chǎn)半導體設(shè)備有怎樣的突破進展呢?國產(chǎn)半導體設(shè)備市場又具備怎樣的潛力?
因為國際市場的原因,導致很多人關(guān)注到ASML光刻機的供應情況,這家公司的EUV光刻機不能向大陸客戶出貨,原因大家都明白。雖然光刻機很重要,但也只是芯片制造過程中的一部分。
而在其余的半導體設(shè)備領(lǐng)域,國產(chǎn)一直在努力,并取得了許多進展突破。比如至純科技的清洗設(shè)備完成了28nm認證,還有中國電科旗下的離子注入機實現(xiàn)全譜系的國產(chǎn)化突破,可對應28nm制程。過去幾年,中國芯片有了崛起的苗頭,無論是在芯片的設(shè)計,制造,已經(jīng)光刻機的制造方面,都有突破性的進展,就在大家滿心歡喜地等著國產(chǎn)芯片的到來,徹底打破西方壟斷時,噩耗接著傳來,華為,中芯國際等企業(yè)相繼被美國制裁,阻斷了中國半導體產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)研究,讓我國的半導體產(chǎn)業(yè),在過去的很長一段時間里,并沒有太大的突破,雖然上海微電子的28納米光刻機,或許將在最近正式下線,但是距離高端光刻機還有很大的距離。
然而令人意外的是,近期卻傳出了接連不斷的好消息,首先是富士康在青島,建造了一座晶圓廠,這座晶圓廠從動工到正式生產(chǎn)產(chǎn)品,一共只過去了18個月的時間,最為重要的是,富士康使用的竟然是國產(chǎn)光刻機,它入手了中國46臺光刻機,而沒有從全球最好的光刻機廠商ASML那,購買先進的光刻機,難道中國的光刻機,在不知不覺間已經(jīng)達到國際頂尖水平了嗎。
除了富士康購買中國光刻機,華為的新消息,似乎也在證明中國的芯片制造,似乎已經(jīng)上升了一個檔次,眾所周知,自從華為被美國制裁之后,華為最高端的5納米麒麟9000芯片,已經(jīng)沒有公司為他代工,所以華為的芯片是用一個少一個,近期的新產(chǎn)品,很多都開始重新使用美國的驍龍芯片,而在過去的一個多月,華為芯片突然傳來好消息,華為再次研制成功另外一款5納米芯片,麒麟9006C,而且這款芯片很大可能在國內(nèi)完成封裝,中國難道已經(jīng)有制造5納米芯片的技術(shù)了嗎?
現(xiàn)實的情況并沒有想象中那么樂觀,中國半導體也不可能在短短幾個月的時間里,完成別人幾年,甚至是幾十年才能完成的成果,富士康確實是購買了46臺中國光刻機,但是,這些光刻機并不是我們認為的,傳統(tǒng)的對芯片進行蝕刻的光刻機,如ASML的EUV光刻機,中國現(xiàn)在還沒有能力制造,富士康所使用的是光刻機,是一種叫做封測光刻機的機器。
芯片的封測是芯片制造過程中的一個環(huán)節(jié),整個芯片的制造過程,包括芯片的設(shè)計,制造和封測三個階段,這些過程并不是由一家公司完成,高通,華為等公司負責的是芯片設(shè)計,而臺積電,三星等公司負責制造,至于封裝和測試等環(huán)節(jié),則又是另外一些公司,相對來說,封測這個階段是最簡單的階段,因為前面芯片已經(jīng)算是完成了,最后只是階段只是進行一些細節(jié)處理。
芯片制造離不開光刻機,尤其是EUV光刻機,可是制造7nm及以下制程芯片的必要設(shè)備。因此,ASML才會格外受到關(guān)注,并且實現(xiàn)了業(yè)績的大幅提升。
但光刻機僅是芯片制造過程所需設(shè)備的其中一種,還需要蝕刻機、離子注入機、鍍膜機、晶圓劃片機、晶片減薄機、拋光機、清洗機等多種設(shè)備,少了哪一個設(shè)備也不行。
芯片生產(chǎn)設(shè)備就是芯片大規(guī)模制造的基礎(chǔ),我國目前在高端芯片制造上有差距,很大一方面原因就在于芯片制造設(shè)備的落后。而造成這種狀況,主要是以下兩方面原因:
一是長期以來的“造不如買”的思潮。總是寄希望于西方的設(shè)備,可以直接買來用。
二是西方一直對我們進行阻撓和限制。這個從之前的《瓦森納協(xié)議》,到近兩年的美方芯片改規(guī),一直在通過限制技術(shù)、軟件、先進設(shè)備等出口,來阻撓我們科技發(fā)展。
尤其是在針對半導體方面,不僅限制了臺積電給華為代工芯片,還重點限制了先進芯片設(shè)備的出口。最明顯的就是ASML的EUV光刻機,一直限制賣給大陸的晶圓企業(yè)。
中芯國際幾年前訂購的一臺EUV光刻機,因為美方的阻撓,至今不能到貨。如果不是因為EUV光刻機的阻撓,恐怕中芯國際將會是全球第三個突破7nm芯片的晶圓廠。
不過,阻撓并不能阻礙我們的發(fā)展,反而讓我們覺醒,開始注重自研去全力突破。