光刻厂,光刻工厂原理

2023-11-07 01:50:04 76阅读

光刻厂,光刻工厂原理?

光刻工厂是半导体制造过程中的关键环节,用于制造集成电路。其原理是利用光刻机将光源通过掩模板投射到光敏材料上,形成微细图案。光敏材料在光照下发生化学反应,形成光刻胶图案。然后通过化学腐蚀或蚀刻等工艺,将图案转移到硅片上。

光刻工厂需要高精度的光刻机、掩模板和光敏材料,以及严格的工艺控制,确保图案的精确复制和高质量的集成电路制造。

光刻厂,光刻工厂原理

华为多久能造出光刻机?

咱们要华为造光刻机,华为会说:“我实在是太难了!ASML自1984年从飞利浦独立到现在EUV 5nm量产花了30多年,而我在光刻机领域是0基础,光刻机这玩意比造火箭、原子弹难多了。”

光刻机霸主AMSL封神之路

AMSL曾说过:“如果我们交不出EUV,摩尔定律就会从此停止。”事实确实是AMSL在光刻机领域已经完全登顶了王座,并且没有人能望其项背。EUV重达180吨,拥有超过10万个零部件,90%的关键设备来自外国而非荷兰本国,ASML作为整机公司,实质上只负责光刻机设计与集成各模块,需要全而精的上游产业链作坚实支撑。通俗一些讲:就算给你EUV完整的图纸和配件,也很难调试出光刻芯片的精度。

台积电能吃下苹果、华为5nm订单,背后少不了AMSL的存在。芯片制造想要突破10nm以下节点,必须要用到EUV。EUV仅AMSL一家能造,不管是台积电、三星想要造成芯片,只能乖乖的向AMSL订光刻机。

翻开近几年全球芯片产商的光刻机订货单,其中绝大多数订单都属于AMSL,AMSL已稳居第一10多年。如:2019年,AMSL共出货229台,净销售额为118.2亿欧元,净利润为25.2亿欧元,而尼康出货46台,佳能出货84台。在高端光刻机机(EUV)市场,仅AMSL唯一玩家。

早期的光刻机并不比一台照相机和投影机复杂,但随着芯片关卡等级指数级难度系数增加,光刻机的复杂程度和精细度也呈指数级难度系数增加。鬼子的尼康、佳能,美国的Kasper仪器、Perkin Elmer、Cobilt、GCA等公司陆续被AMSL踩下。

世界芯片产业格局

芯片制造业经过多年的沉淀和技术发展,已经呈现了金字塔形的产业结构。有能力制造芯片的仅限英特尔、台积电、三星、格罗方德、联电、中芯国际、华虹等几个头部企业。英特尔、台积电、三星都在积极开展10nm、7nm及更先进制程,格罗方德已经宣布无限期停止7nm制程的研发,而中芯国际由于技术的代差还在努力的追赶。

目前只有台积电、三星、中芯国际有能力大批量生产手机芯片,中芯国际的技术远不如台积电、三星。华为、苹果、AMD、高通、联发科都不是自己制造芯片,而是将自己已经设计好的图纸给芯片代工厂生产。

“芯片设计→芯片制造→封装测试”这样的模式有以下优点,这些优点是自己设计、自己生产时代很难实现的。

风险分化。芯片设计公司不需要斥巨资建立芯片生产线,能快速的对市场需求做出反应;芯片代工厂不用担心自己的产品失败导致产能过剩,没法分摊生产线的巨大投入。效率提高。芯片设计公司使用通用的工艺进行设计时,容易把设计模块化、IP化;代工厂可以积累很多经过流片验证的IP。这样新的设计公司不需要每个基础模块重新设计,而把资源集中优势领域。

如果将芯片制造比喻成建房子,华为设计了房子的蓝图,设计能力越来越强但没能力建房子,于是叫了技术成熟、有经验的台积电来施工。台积电可以把设计图更好的还原出来,且稳定不容易出问题。即使华为自己可以施工,一时半会也不敢直接做,因为时机还不够成熟。

华为的现状

了解华为历史的都知道,它是做通信设备起家的。通过在通信行业多年的经验积累,逐步将自己的核心竞争力转移到了手机、芯片、AI、云计算、物联网等新兴领域。仔细观察就会发现,这些领域跟华为本身是密切相关的。这些领域研发可以平滑过渡,并不需要很长的时间成本,短期都能获益。

从2020年上半年的业务构成来看,消费者业务占比57%(2019年上半年首次超过50%,2019年全年占比54.4%),并且始终保持快速增长。

在未来,华为还将以消费者业务为核心,以手机为主入口,以平板、可穿戴设备等为辅入口,结合泛IOT设备,为打造用户全场景智慧生活做准备(鸿蒙系统也是为未来的IOT做准备的)。

苹果也属于以消费者业务为核心的科技型公司,核心在于洞悉市场动向,提高用户粘性,吸引客户。芯片、手机是自己设计的,但芯片生产交由台积电,手机生产交由富士康,因为苹果知道自己生产芯片、手机是一件吃力不讨好的事情。同样华为也知道,更别提再去制造光刻机。

总结

短期内让华为自己制造光刻机、芯片是不切实际的。从一个企业的角度来看华为,要维持一个体量这么大的企业运转,那么就一定要保证资金链的正常运转。光刻机制造、芯片制造要花费很多人力、巨量的资金、很长的时间,并且短期内是不太可能获取利润。

但未来有无限可能,比如华为采用ARM的授权架构设计了华为系列芯片之前,谁能想到华为会涉足芯片设计。谁都不能预见未来华为会不会与光刻机制造、芯片制造产生交集。让我们拭目以待。

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为什么唱衰中国光刻机制造?

光刻机这东西确实不同于其它机器,它的技术难度超级高,目前顶尖光刻机厂商荷兰的ASML公司,它的很多核心部件也是来自于全球各个相关领域顶尖公司提供,单独靠着一家公司是根本完成不了的。

唱衰国产光刻机?

这里理解角度可能不同,有时候并不是什么唱衰国产光刻机。很多时候也是不能盲目自信,也要认清当前得现实情况。如果当前现实情况都认不清,又何谈能够有所突破。

国产光刻机是以上海微电子装备股份公司为代表,它目前最先进的是90nm,现在正在向着28nm突破,并且根据相关报道有望在2021年交付国产28nm光刻机。而光刻机巨头ASML光刻机目前已经能够做5nm工艺的手机芯片,也在向着3nm方向发展。

单看数字就知道差距有多大,因此说十年都难以赶得上也是没错误的。这并不是什么唱衰国产光刻机发展,这是认清现实。还是前文说的:不要盲目自信,认清自己当前现实情况才能有明确发展方向。这里题主说相关言论少了,其实一方面还是因为这个光刻机热度已经过去了,不再像前段那么热门。

一点解答:国产光刻机目前水平90nm,国产中微半导体的蚀刻机水平5nm,不要把光刻机和蚀刻机搞混。有一部分朋友问中芯国际不是能够量产14nm工艺芯片了?其实目前中芯国际用的还是ASML光刻机,只不过中芯国际没有拿到顶尖的EUV光刻机。

笔者谈国产光刻机

其实对于光刻机这东西,我们很需要提高的就是基础材料工艺。相关的很多东西并不是技术达不到,而是部件工艺达不到,工艺不够顶尖自然做出来机器也是不强。

就像这个光刻机镜头,一直都是德国蔡司公司最强。我们国产镜头根本比不上蔡司,达不到人家那个工艺水准,这些部件的工艺跟不上,也就难以做高精度光刻机。

一方面是基础材料科学,另外还是要重视科研投入、重视人才培养、重视技术积累,另外一方面也是需要各大公司进行合作,这东西单靠一家是万万不行的。

以上仅是笔者个人见解,如有不同的看法欢迎您的讨论探讨,非常感谢您的阅读!

中芯国际Q3产能接近满载?

14纳米芯片的量产标志着我国芯片制造能力又向前迈进了一步,但在取得可喜成绩的同时,我们也必须看到目前存在的危机和挑战。

芯片是现代制造业的核心零部件,是一些高端制造业的必不可少的部分,比如现在比较热门的5g,智能手机,人工智能,物联网,机器人哪一个都跟芯片息息相关,一个好的芯片可以大大提升这些产品的性能,从而提升产品的市场竞争力。

然而一直以来芯片都是让我国非常尴尬的事情,目前我国是全球芯片消费能力最强的国家之一,每年进口的芯片就达到上万亿人民币,比如2018年中国进口的芯片元组数量达到4000亿个,同比增长10%,消费金额达到2.06万亿元人民币。目前我国很多芯片都依赖进口,特别是一些高端的芯片更严重依赖进口。

为了改变我国芯片被动的格局,我国一直都在积极努力的去打造芯片产业,虽然在这期间,因为汉芯这个事件的影响,让我国芯片停滞了很多年,但是最近几年在我国产业扶持以及各大企业的努力之下,我国芯片产业取得了积极的成果。

目前无论是芯片设计,或者是光刻机,蚀刻机的制造和研发都取得了长足的进步,芯片代工企业同样也取得了非常可喜的成绩,其中以中芯国际、华虹为代表的中国芯片代工企业目前已经达到了世界比较先进的水平。

特别是最近一段时间,中芯国际14nm芯片生产线的量产,更是让中芯国际芯片生产能力大幅提升,不再局限于一些中低端的芯片,而是向高端芯片迈进,这对于我国芯片产业的发展具有非常重要的意义,这让我国的芯片制造水平跟一些先进国家的差距进一步缩小。

因为芯片的自主生产以及研发能力对我来说至关重要,因此一些企业取得突破性的成绩之后,其带来的市场积极性是非常广泛的。我们可以预测到未来随着中芯国际进一步扩大高端芯片的产能,市场份额有可能会进一步提升,这不仅对中心国际本身来说是意义重大,其业绩有可能出现快速增长,同时对于芯片相关产业来说也是一个积极的信号。

但是在取得成绩突破的同时,我们也必须保持危机感,虽然目前中芯国际已经实现14nm芯片的量产,但是用于制造芯片的光刻机仍然是制约我国芯片发展的一个瓶颈,尤其是7纳米以上的光刻机,更是制约我国芯片发展的重要阻碍。

特别是最近几年在我国芯片产业不断取得突破性的发展之后,这让一些西方发达国家感到不适,他们生怕我国芯片产业的崛起会把他们的市场份额给占据了,所以他们一直在想方设法打压我国芯片产业。比如最近一段时间作为全球最先进的光刻机提供商asml有可能延迟向中芯国际提供7nm的光刻机。

按中芯国际和asml原来的合同,asml将于2020年向中芯国际提供一台7纳米的光刻机,这台光刻机造价达到1.2亿美元以上,光一台光刻机的价格就相当于中芯国际2017年全年的利润。

按理来说,如果asml不能在2020年向中芯国际按时交货,那就属于违约行为,但是对于这种违约行为,其实中芯国际也无可奈何,因为目前asml在7纳米光刻机当中处于垄断地位,只有他家能生产,所以中心国际也只敢怒而不敢言。

因此大家不要因为中芯国际量产了14纳米的芯片就沾沾自喜,目前我国芯片制造水平跟国际先进水平还有较大的差距,特别是在核心零部件上的差距更大。所以需要我国科研人员以及企业进一步努力,只有把芯片整个产业的一些核心技术掌握在自己的手中并处于世界领先地位,我们才不会被别人牵着鼻子走。

半导体设备新上市公司?

、代工

中国前三大晶圆代工厂商:中芯国际、华虹半导体、华润微

中芯国际(A+H):大陆代工龙头,集中于逻辑和存储产品

华虹半导体(H股):功率半导体主要的代工方

华润微:功率半导体主要的代工方

三安光电:第三代化合物半导体代工

2、半导体设备

芯碁微装:国内光刻设备第一股

北方华创:国内最全的半导体设备产品线

中微公司:国内半导刻蚀设备领跑者

晶盛机电:光伏单晶炉+半导体硅片设备龙头

长川科技:本土半导体测试设备领军企业

精测电子:泛半导体工艺与检测设备

至纯科技:半导体湿法清洗设备

万业企业:国产离子注入机

芯源微:国内唯一能提供中高端涂胶显影设备的企业

赛腾股份:半导体缺陷检测设备

华峰测控:半导体测试设备龙头

华兴源创:国内领先面板检测厂商,进军半导体检测设备

新益昌:国内LED固晶机龙头企业,Mini LED封装设备龙头

3、半导体材料

【硅晶圆/硅片】

沪硅产业:大陆规模最大的半导体硅片制造企业之一

中环股份:规划了75万片/月的8英寸抛光片和60万片/月的12英寸抛光片生产线

中晶科技:分立器件用单晶硅片头部企业,布局大尺寸硅片

【光刻胶】

晶瑞股份:国内最先一批研制并实现商业化的光刻胶企业

南大光电:子公司获大基金二期增资,国内通过产品验证的第一只国产ArF光刻

胶彤程新材:国内唯一可以批量供应KrF光刻胶给本土8寸和12寸的晶圆厂客户的公司

容大感光:目前光刻胶产品涵盖的主要领域为平板显示、发光二极管、半导体芯片等

上海新阳:预计KrF厚膜光刻胶2021年开始实现少量销售,2022年可实现量产,预计ArF(干式)光刻胶项目在2022年可实现少量销售,2023年开始量产

【电子特气】

昊华科技:六氟化硫龙头

华特气体:国内氟代烷烃龙头,光刻气通过ASML认证

金宏气体:国内超纯氨市场占有率超过50%

南大光电:国内磷烷、砷烷龙头

雅克科技:电子新材料平台型企业,布局了球形硅微粉、前驱体和SOD、光刻胶、电子特气等多个核心电子新材料业务

【CMP抛光材料】

安集科技:国内CMP抛光液龙头

鼎龙股份:CMP抛光垫放量

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