和英特尔同时起步预研EUV技术,为何中国还没有

首先,我们明白,光刻机有很多种类,比如前道光刻机、后道光刻机,后道光刻机主要用于封装,而前道光刻机又分为面板光刻机和芯片光刻机。我们大家所说的光刻机其实主要指的是前道光刻机里的芯片光刻机。
 
中国目前最先进的芯片光刻机是上海微电子的SSA600系列,SSX600系列步进扫描投影光刻机采用四倍缩小倍率的投影物镜、工艺自适应调焦调平技术,以及高速高精的自减振六自由度工件台掩模台技术,可满足IC前道制造90nm、110nm、280nm关键层和非关键层的光刻工艺需求。
 
上海微电子将在明年交付28nm的光刻机,上海微电子是中国负责攻坚光刻机的核心企业,2002年,光刻机被列入国家863重大科技攻关计划,由科技部和上海市共同推动成立上海微电子装备有限公司来承担。
 
上海微电子之所以花费18年才造出90nm光刻机,主要是因为零件的关系,以镜头为例,光刻机需要体积小,但功率高而稳定的光源。ASML的顶尖光刻机,使用波长短的极紫外光,光学系统极复杂,而位于光刻机中心的镜头,由20多块锅底大的镜片串联组成。镜片的高纯度透光材料+高质量抛光。ASML的镜片是蔡司技术打底。镜片材质做到均匀,需几十年到上百年技术积淀,德国一些抛光镜片的工人,祖孙三代在同一家公司的同一个职位。
 
中国不像ASML一样,可以获取到最顶级的零件,因为这些零部件大都来自美国,日本,欧洲等发达国家,我们只能自己研发自己生产,所以进度就很慢。
 
具体来讲,在紫外光源,光学镜片,工作台等领域和国际先进水平差距比较明显,光源我们已经实现了45nm的小批量生产,工作台目前的精度已经达到28nm,配套能力不足是国产光刻机的发展的不利因素。
 
随着芯片制程越来越小,技术难度越来越高,摩尔定律放缓,台积电表示2024年可能实现量产2nm,1nm目前未知,而ASML的第二代EUV系统预期2024年问世,2030年实现1.5nm光刻 。这对于中国而言是一个非常好的机会,我们国家目前想要在2030年的时候实现EUV光刻机国产化。
 
极紫外(Extreme Ultraviolet,EUV)光刻是一种采用波长13.5nm极紫外光为工作波长的投影光刻技术,是传统光刻技术向更短波长的合理延伸。从1956年,光刻技术萌芽,光刻机如今已经发展了5代,最主要的还是所使用的光源的改进,每次光源的改进都显著提升了升光刻机的工艺制程水平,以及生产的效率和良率。从436纳米到365再到248再到193,然后到我们现在用的极紫外光刻机所用的13.5纳米波长。
 
作为最新一代光刻技术,被行业赋予拯救摩尔定律的使命。极紫外光刻光学技术代表了当前应用光学发展最高水平。
 
和英特尔90年代预研EUV技术一样,自上世纪90年代起,长春光机所开始专注于EUV/X射线成像技术研究,着重开展了EUV光源、超光滑抛光技术、EUV多层膜及相关EUV成像技术研究,形成了极紫外光学的应用技术基础。
2008年国家“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”科技重大专项将EUV光刻技术列为“32-22nm装备技术前瞻性研究”重要攻关任务。长春光机所联合中国科学院光电技术研究所、中国科学院上海光学精密机械研究所、中国科学院微电子研究所、北京理工大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学开展了“极紫外光刻关键技术研究”项目研究工作。
 
2017年,长春光机所承担的国家科技重大专项项目“极紫外光刻关键技术研究”顺利通过验收,突破了制约我国极紫外光刻发展的超高精度非球面加工与检测、极紫外多层膜、投影物镜系统集成测试等核心单元技术,成功研制了波像差优于0.75 nm RMS 的两镜EUV 光刻物镜系统,构建了EUV 光刻曝光装置,国内首次获得EUV 投影光刻32 nm 线宽的光刻胶曝光图形,建立了较为完善的曝光光学系统关键技术研发平台。
 
也就是说极紫外光刻机最为核心的镜头与光源,长春光机所已经取得了一定的突破。
 
简单做一个总结就是,中国虽然和英特尔一样在90年代就预研EUV技术,不过英特尔当时集合了当时还如日中天的摩托罗拉以及 AMD,以及享有盛誉的美国三大国家实验室成立了 EUV LLC组织,在解决了EUV技术难题之后,立马将方案交给了ASML,看是否具备可行性,在这个过程中,ASML可以轻松获取到最顶级的零件,有德国的光学设备和超精密机械、美国的计量设备和光源设备。一台 EUV 光刻机重达 180 吨,超过 10 万个零件,需要 40 个集装箱运输,安装调试都要超过一年时间。
 
但是中国没有这个条件,所以中国在2017年攻克部分EUV技术难题的时候,ASML已经开始量产极紫外光刻机。
 
而且中国在攻克EUV技术难题,形成一个完成的制造方案之后,上海微电子即使有量产的能力,但是许多最顶级的零件我们依然无法获取,这大大制约了我们的进程。我们不是和一个企业在PK,我们是和一个发达国家联盟在角力,所以我们必须要集全国之力才能完成这样艰巨的任务。
 
在接下来的10年里,我们面临的问题会越来越多,当你在不断走向胜利的时候,外部的阻力就会疯狂想要将你扼杀在通往胜利的路上。