随着科技生产力的提高,电子设备领域进入了发展的快车道,全球对芯片的需求量剧增。由于芯片市场的供不应求,全球面迎来了芯片紧缺的危机,迫使很多企业面临减产或停产的困境。
全球对光刻机的需求
由于芯片紧缺,世界各大半导体企业纷纷扩大了芯片生产规模。生产芯片最重要的设备就是光刻机了。
作为半导体设备制造领域的龙头,ASML公司(ASML Holding N.V)有着最高端的光刻设备制造技术。
全球各大知名的半导体生产厂商的光刻设备都是ASML公司提供的。如全球最大的芯片生产制造商台积电(TSMC),以及英特尔(Intel)、海力士(Hynix)、三星(Samsung)、中芯国际(SMIC)等等这些叫得上名号的企业,都与ASML 公司有合作。
目前ASML的光刻设备主要机型是XT系列以及NXT系列。最先进机型是沉浸式光刻机Twinscan NXT 1950i,主要用来生产低于38纳米的集成电路。
光刻机光源分为深紫外(DUV)和极紫外(EUV)两种,目前EUV光刻机只有ASML能造得出来。
DUV光刻机一般只能生产出10nm以上制程的芯片,此类芯片一般用在新能源智能汽车或智能家电上,但如果是智能手机这类的高端通信设备就需要更高精度的芯片,最低要求都得是7nm制程芯片。
ASML加快产程
科技技术的快速迭代让各企业对高端芯片的需求越来越高。为了应对全球对高端芯片的需求,ASML也在加快光刻设备的产程。
目前ASML正在加紧研制新型EUV光刻机,型号定为NXE系列。如果能成功实现量产,将显著提高10nm制程以下芯片的质量。
此外 ASML 还计划今年在全球范围内招聘数千名员工。其中中国员工已经增加到 1300 多名,全球员工总数达到 31500 人,预计年底达到 35000 人。
制造光刻设备工艺复杂
光刻机的制造工艺复杂程度令人难以想象,光是重要零部件就达到十多万,其中还包括一些稀有气体。这些零部件也不是几家厂商就能提供的,ASML公司的供应链遍及全球四十多个国家,供应链厂商达到5000多家。
如此强大的整合能力也是令人望而却步的原因,毕竟目前还没有发现哪个企业能够做到。也是因此,ASML才能在EUV光刻设备中占据垄断地位。
俄罗斯自研EUV级别光刻机
但由于ASML的光刻设备有一部分技术来自于美企,在美方修改了“芯片规则”后,受到技术限制,ASML无法自由出货,其他厂商等于间接被美方拿捏住了芯片的命脉。
近日就传出了俄罗斯要自研EUV光刻机的消息。
莫斯科电子技术学院 (MIET)称要自行研发出EUV级别光刻机,俄地区贸工部斥6.7亿卢布(约合5100万元人民币)用于投资EUV级别光刻机的自研。
与ASML的EUV光刻机的原理不同,该学院是基于同步加速器和等离子体源原理,而研发的无掩模X射线光刻机。
EUV光刻机使用的是13.5nm的极紫外波长,而该学院要研发的X射线光刻机使用的是波长介于0.01nm到10nm之间的X射线。从波长上来看是比EUV极紫外光还要短的,理论上来讲分辨率会比EUV光刻机高。
从工作原理上看,X射线光刻机可以直写光刻,不需要光掩模版,在成本上也能省下不少经费。
X射线光刻技术欧美和我国都有做过相关的研究,但它只能用于特定的场景,且生产效率无法与ASML的光刻机相比,因此没有大规模量产。
但基于俄罗斯在X射线和等离子之类的技术上,都有深厚的基础,说不定能够改进技术,真的制造出能媲美于ASML光刻机的X射线光刻机。这对于全球来说也是好事。
俄地区如果真的能量产出EUV级别的光刻,也就意味着打破了ASML公司的EUV光刻设备在全球的垄断地位,到时候全球的芯片生产不会再受限于美企的技术。
摆脱EUV依赖是大家的事
当然,除了俄罗斯在芯片制造上的攻坚,我们也正在研发自己的芯片封装技术,力求能够不依赖EUV光刻机也能制造出7nm以下制程的高端芯片。
目前台积电已经研发出新的3D芯片封装工艺,通过将两枚28nm芯片封装在一起,能把芯片性能提升1.5倍。
华为目前也正在进行“小芯片”封装技术的攻克。在各企业共同的努力下,通过小芯片封装技术,我们已经能够产出3nm精度的芯片了。
虽然成本消耗变大,且良品率还不高,生产出的芯片质量无法与EUV光刻机比,但是技术会进步,相信以后芯片的质量会提高的。
不管怎么样,有总比没有好,没有什么是能一蹴而就的。看得到的进步就是比虚无的幻想来得实在。
对于俄罗斯自研的X射线光刻机,大家觉得能实现大规模使用吗?性能真的能赶得上ASML的EUV光刻机吗?欢迎大家在评论区留下自己的看法。