《ASML高管为何态度突变?因中国取得EUV光刻机三大核心技术突破》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2023-05-06
  • ASML高管早期曾说即使给中国图纸,中国也生产不出光刻机,然而近期却指责中国自研光刻机打乱全球芯片市场,导致如此变化,随着近期中国连续公布的几项关键技术进展,能解释这一切。

    先是哈工大研发成功高速超精密激光干涉仪技术,这为国产光刻机解决了整体整合问题,确保了光刻机在整合过程中的系统稳定性和精度问题,这个问题据悉有助于中国加快28纳米光刻机的量产,当然对于后续的EUV光刻机量产也具有重要意义。

    其后是中国科学院公布一项专利,名为一种高功率波长可调的极紫外光源装置和产生办法,这就是EUV光刻机的重要光源技术了,意味着中国在浸润式光刻机之后,开始向EUV光刻机推进,显示出中国不仅在推进28纳米至7纳米的浸润式光刻机,已开始准备EUV光刻机了。

    更让海外业界震惊的则是EUV光源,4月份中国科学院前院长白春礼访问长春光机所,据称是考察EUV光源工程化样机,这凸显出中国在EUV光刻机技术上取得了突破性的进展,海外以为中国需要十多年时间才能搞定EUV光刻机,如今这些技术的突破意味着中国研发先进光刻机的步伐远超他们的预期。

    中国的光刻机产业链推进如此迅速,在于中国对于基础研究的重视,从许多年前中国就已深刻认识到建立自己的工业体系的重要性,而在光刻机方面其实也有一定的基础,在1970年代中国就已开始研发光刻机,1990年代中国已研发出0.8微米的全自动步进式光刻机,可以看出那时候中国已有光刻机研发基础,如今重拾光刻机研发,短短数年时间取得如此进展就不奇怪了。

    2018年中国一家芯片企业就向ASML支付1.2亿美元订购EUV光刻机,随后却因为美国的阻挠至今未能向中国交付;2022年下半年美国更要求ASML不要对中国出售14纳米以下的DUV光刻机,ASML照做了。

    ASML近期表示它可以对中国出售的最先进光刻机的38纳米的1980Di,ASML如此信心满满,在于它以为中国最先进的光刻机也不过是90纳米的光刻机,28纳米等更先进的光刻机还需要时间,因此即使它出售1980Di也能从中国获取丰厚的收入。

    然而中国多家机构公布的上述多项先进光刻机技术,却说明中国芯片行业的进展远超出它的预期,由此也就不奇怪ASML高管突然转变态度,从之前不屑于中国的光刻机技术研发,到担忧中国在光刻机技术研发方面的进展了。

    此外让ASML焦虑的另一个原因是全球芯片市场的衰退,从2022年下半年以来,全球芯片行业都出现衰退,也这导致诸多芯片制造企业放缓设备采购,乃至停止采购,它的三大客户台积电从去年四季度开始就陆续关停部分EUV光刻机,三星今年初传出减产消息,Intel则放缓了Intel 4工厂的量产进程,海外芯片业界放缓采购光刻机等设备,让ASML更加看重中国这个保持扩张的市场。

    对于中国芯片行业的发展,美国富豪比尔盖茨就多次强调美国的做法无法阻挡中国研发先进的芯片,而这几年中国芯片行业的进展也证明了这一点,对于光刻机的进展更是让海外业界惊讶,因为ASML的EUV光刻机可是需要全球数十个国家的5000家企业协转,然而中国却能迅速推进,如此由不得ASML不担忧。

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    • 日前媒体纷纷传言清华研发成功EUV光刻机,这个其实夸大了事实,不过却也确实是EUV光刻机的重大突破,将绕开ASML等西方垄断的EUV光刻技术路线,开辟一条全新的道路。 据了解清华研发成功的并非是EUV光刻机,而是可用于EUV光刻机的光源,这被称为SSMB(稳态微聚束加速器光源),据了解清华大学负责该项技术研发的唐传祥教授也明确指出“SSMB光源的潜在应用之一是作为未来EUV光刻机的光源”。 EUV光刻机是研发5纳米乃至更先进工艺的必需设备,目前台积电、Intel、三星量产的5纳米、3纳米工艺都需要EUV光刻机,7纳米工艺固然也可用DUV光刻机但是却导致性能不够7纳米EUV工艺强,而且良率偏低、成本偏高。 目前EUV光刻机由ASML垄断,而EUV光刻技术则由欧美垄断,当年美国联合多家企业研发成功EUV光刻技术,然后提供给ASML,由ASML生产出EUV光刻机,正是因为这个技术渊源,因此ASML不得不听从美国的要求,不对中国出售EUV光刻机。 目前由于美国的影响,估计较长时间内,ASML都不会对中国出售EUV光刻机,这与DUV光刻机还可以分级,低级别的DUV光刻机可以对中国出售,促使中国组织各方专家,研发自己的EUV光刻机。 中国开辟一条新的EUV光刻技术难度较大,这不仅仅是一两家企业的事情,而是需要中国诸多产业链企业共同努力,如今清华开辟出了一条新的EUV光源技术,这对于中国的EUV光刻机来说已重大的突破,意味着中国研发自己的EUV光刻机已取得突破性进展。 一台EUV光刻机不仅有光源,还有光源控制、工作台、物镜系统等等,只不过光源的技术研发难度最大,毕竟EUV光刻机的光源与此前的DUV光刻机完全不一样,属于一项革新性技术,光源有解决的途径,其他光刻机配件的研发就可以加快,毕竟其他部件部分技术与DUV光刻机相似。 早前就曾传出国产的28纳米光刻机已研发成功,而近期一家国产手机品牌推出由国产芯片制造工艺生产的芯片,证明国产的先进光刻机应该已投入生产,比预期提早了半年时间,这也说明光刻机的产业链已得到完善,这些技术都有助于EUV光刻机加快研发。 今年国内的光刻机技术可谓喷发式发展,突破的消息持续不断,凸显出自从3年多前国内高度重视光刻机研发后,用如此短时间就取得如此巨大的突破,证明了中国芯片技术人才确实足够多,任何困难都挡不住中国芯片前进的脚步。 面对着中国芯片技术的进展,ASML的高管对中国光刻机的言论也是不断变化,之前说即使给中国图纸也生产不出光刻机,到如今已表示只要给予时间中国迟早能生产出先进光刻机,而国产先进芯片工艺的量产印证了他们的预期,ASML也由此迅速转变态度,表示可以对中国出售更先进的2000i光刻机。 事实说明中国的自主研发技术一旦突破,欧美就会迅速降低限制门槛,这更提醒中国芯片行业需要加强自主研发,只有自主研发的技术才是可靠的。
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    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2021-03-02
    • 比起理论科学上的突破,产业链的发展更为重要。 无法制造逻辑、存储等高端芯片,是中国半导体行业发展长期以来难以解决的痛点。这背后,EUV光刻机的缺失,是中国芯片制造无法进一步升级的掣肘。 近日,一只来自清华大学的科研团队发表了一篇有关EUV光源的研究成果,而EUV光源正是EUV光刻机的核心基础。 这项发现也给中国自研光刻机带来了技术上支持。 稳态微聚束,EUV光源的全新方案 EUV到底是什么东西? 简单来说EUV是紫外线中波段处于(10nm~100nm)的短波紫外线,而光刻机工艺中通常定义在10~15nm紫外线。 EUV光刻机可以用波长只有头发直径一万分之一的极紫外光,在晶圆上“雕刻”出电路,最后造出包含上百亿个晶体管的芯片。波长越短,光刻的刀也越锋利,但与此同时对精度的要求也更高。 据清华大学官网发布的消息,清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与“亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心”,以及“德国联邦物理技术研究院”组成的合作团队在《Nature》杂志上刊发了题为《稳态微聚束原理的实验演示》的研究论文。 该论文里,研究团队报告了一种新型粒子——“稳态微聚束”(Steady-state microbunching,SSMB),并进行了原理验证实验。 实验中,研究团队利用波长1064nm的激光,操控位于储存环内的电子束,电子束在绕环一整圈(周长48米)后形成了精细的微结构,即“稳态微聚束”。 通过探测辐射,研究团队验证了微聚束的形成,随后又验证了SSMB的工作机理。该粒子可以获得光刻机所需要的极紫外(EUV)波段,这为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。 因此,《Nature》评阅人对这项实验成果给予了高度评价,认为该项研究展示了一种新的方法论,这必将引起粒子加速器和同步辐射领域的兴趣。 EUV光刻机,中国造芯绕不过的坎 正如前文所说,光刻机承担着芯片制造中最为复杂和关键的制作工艺步骤,是高端芯片生产中不可或缺的关键设备之一,其中7nm以下的先进制程必须用到EUV光刻机。如果没有EUV光刻机,国产芯片制程只能止步7nm。 以中芯国际为例,目前中芯国际的14nm工艺芯片已经实现量产,12nm工艺也已相对成熟。但受限于没有EUV光刻机,7nm工艺始终无法开展生产。 想要有所突破,必须购得最高规格的EUV光刻机。而荷兰ASML公司是目前全球唯一能够量产EUV光刻机的厂商。 就是这么一台设备,需要10万个零配件,其中光源的设计和专利都是美国独有,光刻机光源部分20%的核心部件全世界也只有美国能够生产。一台光刻机价值高达7亿人民币,年产量只有几十台,且有限供应给三星、台积电等大客户。 国内芯片厂商想购买一台,太难。 目前,中国本土的光刻机制造商上海微电子已经成功研制出了22nm级别的光刻机,但22nm远不能满足当前的高端芯片生产要求。 解决光刻难题,完善产业更为重要 作为国内科研的中坚力量,清华大学也肩负着攻克“卡脖子”的重担。这一次在理论科学上的突破,给国内光刻机的发展带来了新的思路。 但从理论走向实物,依然要走漫长的道路,只有产业链上下游的配合,才能获得真正成功。 早前,中国科学院就曾宣布开展“率先行动”计划,集中全院力量聚焦国家最关注的重大领域攻关,这其中就包括了光刻机。除中国科学院外,华为等厂商也加速研发突破光刻机等技术,仅华为就计划在2年内投入80亿美元,要在光刻机技术方面实现突破。 但以国内目前薄弱的基础,短期内攻克EUV设备并不现实,毕竟EUV光刻机是整套光刻体系中最困难的一块。中国要推进完整的光刻工业体系的发展,只能采取从低到高的策略,比如193nm深紫外ArF干式光刻机、浸没式光刻机,以及周边设备材料等。 在克服EUV光源等因素的影响以外,电能巨大消耗、挑选合适的光刻胶、高昂的资金成本都是EUV光刻机需要面对的问题。 因此,相比于EUV光刻机,国内厂商更应该在DUV光刻机站住脚跟,从周边设备与材料切入,逐步解决产业中存在的问题,把产业做扎实,最终才能完成光刻机的发展。