過去一直被神話的日本原材料正在破滅,韓國僅用兩年時間就降低對日本的依賴,最重要的光刻膠也將量產(chǎn)了,中國突破光刻機見到曙光了!
日本過去這些的眾多科學公知的嘴里一直是半導體原材料上的神話,日本被稱為是繼美國之后掌握半導體話語權(quán)的第二個國家,來自日本的很多半導體原材料能將所有國家的半導體行業(yè)卡著脖子,這里面包括中國和韓國。
不過日本沒有美國這么囂張,敢拿自己的半導體優(yōu)勢來威脅別的國家,直到和韓國因為二戰(zhàn)勞工問題產(chǎn)生巨大矛盾之后,日本居然真的拿半導體材料斷供來威脅韓國,日本的原材料斷供也曾經(jīng)真的讓韓國緊張過,不過現(xiàn)在韓國徹底松了口氣,而日本的神話卻破滅了。
芯片的誕生由兩個步驟決定,設(shè)計與生產(chǎn)。設(shè)計方面,上至北斗導航系統(tǒng),下至各種手機,都有我國自行設(shè)計的芯片,但是在生產(chǎn)方面,卻一直有一道難以逾越的坎放在國產(chǎn)芯片行業(yè)面前——光刻膠。
舉一個簡單的例子,華為的麒麟990芯片,采用了7nm的工藝制造,由臺積電代工。這個7nm指的就是光刻工藝,華為沒有這樣的工藝所以只能由臺積電代工,不說華為,即使是CPU領(lǐng)域的巨頭AMD也是由臺積電代工。由此可見,光刻工藝的技術(shù)壁壘是多么的高。
光刻膠是光刻過程最重要的耗材,光刻膠的質(zhì)量對光刻工藝有著重要影響,其主要作用,是在光刻過程中,起到防腐蝕的保護作用
隨著我國半導體企業(yè)不斷加大了對半導體的研發(fā),相關(guān)的訂單還在紛至沓來。今年5月末,江蘇南大光電材料股份有限公司(以下簡稱“南大光電”)發(fā)布了一個好消息,該司自主研發(fā)的ArF光刻膠產(chǎn)品,通過了客戶方面的“蓋章認可”,認可其ArF光刻膠產(chǎn)品可以滿足55nm“技術(shù)節(jié)點”在平臺后段金屬布線層的工藝要求。
光刻膠是芯片代工領(lǐng)域中的“黃金食糧”,是光刻機對硅膜片表面進行曝光制程的必需品。特別是ArF光刻膠,其在芯片制造過程中的重要性不言而喻。一直以來,全球的ArF光刻膠市場多被美、日兩國壟斷,而我國這家光刻膠巨頭的出現(xiàn),徹底打破了這一局面。
光刻膠(Photoresist)又稱光致抗蝕劑,是指通過紫外光、電子束、離子束、X射線等的照射或輻射,其溶解度發(fā)生變化的耐蝕劑刻薄膜材料。由感光樹脂、增感劑和溶劑3種主要成分組成的對光敏感的混合液體。在光刻工藝過程中,用作抗腐蝕涂層材料。半導體材料在表面加工時,若采用適當?shù)挠羞x擇性的光刻膠,可在表面上得到所需的圖像。光刻膠按其形成的圖像分類有正性、負性兩大類。在光刻膠工藝過程中,涂層曝光、顯影后,曝光部分被溶解,未曝光部分留下來,該涂層材料為正性光刻膠。
如果曝光部分被保留下來,而未曝光被溶解,該涂層材料為負性光刻膠。按曝光光源和輻射源的不同,又分為紫外光刻膠(包括紫外正、負性光刻膠)、深紫外光刻膠、X-射線膠、電子束膠、離子束膠等。光刻膠主要應(yīng)用于顯示面板、集成電路和半導體分立器件等細微圖形加工作業(yè) 。光刻膠生產(chǎn)技術(shù)較為復(fù)雜,品種規(guī)格較多,在電子工業(yè)集成電路的制造中,對所使用光刻膠有嚴格的要求。
在上述消息公布快1個月之后,事情又迎來了新進展。據(jù)南大光電7月2日當天發(fā)布的最新公告,目前該司自研的ArF光刻膠產(chǎn)品順利收獲了一波客戶,當前已經(jīng)拿到小批量訂單。不過,南大光電并沒有給出客戶的具體名單。但對于我國光刻膠市場而言,此舉意味著我國距離實現(xiàn)高端光刻膠“國產(chǎn)替代”又近了一步。
當前,市面上的光刻膠包括g線、i線、KrF、ArF四種,ArF光刻膠是其中最高階的產(chǎn)品,其產(chǎn)品應(yīng)用的工藝跨度較廣,不管是高端的7nm,還是14nm,乃至90nm技術(shù)節(jié)點的芯片制造都需要用到這款材料。而全球光刻膠市場主要被JSR、信越化學等歐美日等國的企業(yè)所“瓜分”。
值得一提的是,南大光電出口的這批ArF光刻膠是被用于90納米到7納米甚至7納米以下芯片制程的關(guān)鍵原料。值得一提的是,2021年5月份,南大光電表示,子公司寧波南大光電自主研發(fā)的ArF光刻膠在55納米技術(shù)節(jié)點上,獲得了認證突破。寧波南大光電子公司的55納米ArF光刻膠已具備金屬布線層的工藝要求。補充一點:早在2020年12月,寧波南大光電子公司的ArF光刻膠便獲得了一家儲存芯片制造企業(yè)的平臺認證?;氐侥洗蠊怆夾rF光刻膠出口這件事情上,南大光電獲首批ArF光刻膠訂單,對于國產(chǎn)半導體有何意義呢?
首先我們要知道ArF光刻膠對芯片制程的重要性以及ArF光刻膠在世界光刻膠市場中的地位。目前半導體市場主要使用的光刻膠分為g線、i線、KrF、ArF四種。想要滿足更高集成度的集成電路制造,離不開更短波長的光源,體現(xiàn)在設(shè)備上便是更先進的光刻機。
ArF 光刻膠材料是半導體制造的關(guān)鍵材料,可以用于 90nm-14nm 甚至 7nm 技術(shù)節(jié)點的集成電路制造工藝。此前我國國產(chǎn)光刻膠主要集中在中低端產(chǎn)品,但是用于精密工藝的 ArF 光刻膠一直以來被國外廠商壟斷。
根據(jù)南大光電此前公告,ArF 光刻膠的市場前景好于預(yù)期。隨著國內(nèi) IC 行業(yè)的快速發(fā)展,自主創(chuàng)新和國產(chǎn)化步伐的加快,以及先進制程工藝的應(yīng)用,將大大拉動光刻膠的用量。國內(nèi)企業(yè)在缺乏經(jīng)驗、缺乏專業(yè)技術(shù)人才、缺失關(guān)鍵上游原材料和設(shè)備的條件下“摸著石頭過河”,探索出了一條自主研發(fā)之路,光刻膠高端技術(shù)短期內(nèi)尚難突破,還要很長的路要走。