光刻机是芯片制造的核心设备之一。根据用途可分为几种类型。有用于芯片制造的光刻机、用于封装的光刻机和用于LED制造的投影光刻机。
在高端光刻机上,除了龙头老大荷兰的ASML,尼康和佳能也曾做过光刻机,尼康还收到了英特尔的订单。但近年来,尼康在ASML面前被击败,高端光刻机市场基本上由荷兰的ASML主导。
光刻机需要体积小,但功率大,光源稳定。ASML的顶级光刻机使用的是短波紫外光,光学系统非常复杂。
在“十二五”科技成果展上,上海微电子设备有限公司生产的最佳光刻机与中国大型飞机、登月飞行器并列。其加工精度为90纳米,国外已达到十几纳米。
用于生产芯片的光刻机是中国半导体设备制造业最大的短板。国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。中国和外国之间有很大的差距。现在国内主要依靠进口。
制作光刻机的过程很复杂。光刻机类似于照相机。它的底片是涂有感光胶的硅薄膜。电路图案通过光刻机微喷到基板上,蚀刻胶水的一部分,暴露硅表面进行化学处理,并制作芯片。这个过程需要重复几十次。
位于光刻机中心的透镜由20多个串联的大型平底透镜组成。镜片采用高纯度透明材料,优质抛光。SMEE光刻机所用的透镜每片价值数万美元。
那么,为什么顶级光刻机在荷兰被ASML垄断呢?一个原因是,它较早地进入了光刻行业的生产,积累和发展了许多关键技术,镜片等重要配件必须经过超高精度研磨,ASML用过的镜片是德国蔡司技术的支撑。透镜材料的均匀性需要几十到几百年的时间积累。SMEE总经理曾经指出,“同一个镜片,由不同的工人抛光,光滑度有十倍的差别。”他在德国看到,三代抛光工人和孙子在同一家公司中处于同一个位置。不难理解,荷兰垄断了高端光刻机市场。
但是,不管别人有多强大,都与我国无关。ASML高端光刻机在中国被禁止销售。中国只能购买ASML的中小型产品,这使得中国目前的半导体技术很难升级。类似于中兴通讯近期事件的警告,中国应该始终高度重视自主创新,毕竟我们只能依靠自己。
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