国产5nm刻蚀机过台积电验证!光刻机也要来了?

来源:华强电子网 作者:席安帝 时间:2018-12-18 16:55

刻蚀机 光刻机 国产

  近段时间,在“美加软禁华为孟晚舟”以及“五眼联盟封禁华为5G”等一系列针尖对麦芒的大事件笼罩下,国人对于“本土技术在国际市场上的竞争力”的关注又达到了一个空前的新高度。虽然上述这些事件至今仍未平息,且未来还充满变数,但这仍然阻挡不了国产技术迈向国际高水平竞争行列的脚步。

  近日,全球最大的芯片代工厂台积电正式对外宣布,将在2019年第二季度进行5nm制程的风险试产的消息,预计2020年能够实现5nm的量产。编者获悉,其采用的半导体刻蚀设备正是由国内中微半导体供应,自28nm制程时该公司就已经开始与台积电密切合作,一直到今天的10nm和7nm,而如今该公司自主研发的5nm等离子体刻蚀机也通过了台积电的层层审核与验证,性能优良,将用于铺设全球首条5nm制程生产线。

  本土5nm刻蚀机获大突破 虽打破垄断但仍前路漫漫

  或许在很多人看来,刻蚀技术并不如光刻机那般“高贵”,但刻蚀在芯片的加工和生产过程中同样不可或缺。实际上,刻蚀机主要是按照前段光刻机“描绘”出来的线路来对晶片进行更深入的微观雕刻,刻出沟槽或接触孔,然后除去表面的光刻胶,从而形成刻蚀线路图案。通俗来讲,光刻机的作用就好比雕刻之前在木板或者石板上描摹绘线,而刻蚀机则需要严格按照光刻机描绘好的线条来“雕刻”出刻痕图案。所以,在芯片的整个生产工艺过程中需要先用到光刻机,然后才用到刻蚀机,接下来重复地使用两种设备,直至完整地将设计好的电路图搬运到晶圆上为止。

  但在过去,由于大陆并不具备可量产半导体刻蚀设备的能力,基本上都是依靠进口,而美欧等国为防止中国半导体产业的进步,多年以来一直对该领域实行技术封锁。由于半导体设备动辄千万上亿的研发成本以及超高的技术难度,导致中国大陆在该领域一直以来走的十分艰难。不过,2015年之后,中国本土逐渐成长出了以中微半导体为代表的多家半导体刻蚀设备供应商(比如主攻硅刻蚀和金属刻蚀的北方华创等),且因中微在等离子体刻蚀机的质量和数量上逐渐比肩国际大厂,跻身一线水平,美国商务部也因此取消了对中国刻蚀机的出口管制。

  中微半导体跻身国际一线刻蚀机供应商行列

  今年4月,中微半导体CEO尹志尧在公开场合表示公司已在全球各地建置共计582台刻蚀反应台,并预期今年底将增长至770台。目前中微半导体产品已经进入第三代10nm、7nm工艺以及新一代5nm工艺,并通过了晶圆厂的验证生产,下一阶段将逐步进入3.5nm工艺等世代的研发。

  芯片量产工艺流程

  诚如上述,尽管从刻蚀设备上来看,本土企业的确是打破了美欧等大国的技术垄断,但这并不意味着量产诸如7nm、5nm甚至更低制程的芯片就没有问题了。实际上,一颗芯片的生产流程和工艺不仅耗资巨大且十分复杂,而刻蚀仅仅只是芯片生产众多工序中的一环(如上图),在其前段和后段还有非常多具备高难度的生产工艺,比如薄膜淀积、光刻以及离子注入和CMP等。而本土芯片代工企业大如中芯国际目前也仅仅攻克了14nm技术,2019年才能量产,与台积电、英特尔以及三星等国际大厂的10nm甚至7nm的进展相比仍存在很大一段距离,这并非是短短几年就能够获得突破甚至赶超的。因此,在国产半导体设备或更多先进技术取得突破与进步时,我们应该以更为理性和全局的视角来看待,不吹不擂、不骄不躁。


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