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中國自主研發光刻機:将突破5nm,找回中國半導體産業失去的30年

機關算盡一場空。美國人萬萬沒想到,其在半導體行業,針對大陸數年的科技封鎖、貿易限制等一系列“卡脖子”戰略,非但沒有讓我們屈服,反而激發中國科技自主研發程序。

光刻機技術迅速崛起,7nm勝利在望,5nm也将獲得突破,我們落後于世界半導體行業發展的30年,亦将一一補齊。

那麼這項光刻機突破将對大陸半導體行業發展起到哪些作用,我們曾經又因何錯失發展機遇?

中國自主研發光刻機:将突破5nm,找回中國半導體産業失去的30年

光刻機技術

當今科技戰略高地就是半導體産業,美國之是以針對我們挑起“半導體之戰“,完全是為了獨享科技紅利,而在半導體産業鍊中最核心的,當屬制造晶片的精密裝備-光刻機。

光刻機的作用就是通過光源把設計好的電路圖案刻到晶圓闆上。它的精準度要求度有多高,就相當于在一架飛機機翼挂刀,一架飛機機翼沾米粒,兩架飛機并駕齊驅的同時,用刀在米粒上刻字。

而當今世界有能力生産光刻機的先進廠商有荷蘭的阿斯麥、日本的尼康佳能,而阿斯麥則實際由美方控股,日本與美國的關系,就更不用多說了。

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但是打蛇就要打七寸,攻就攻難點,既然我們買不到光刻機,那就自主研發。準确來說,大陸光刻機自主研發真正加速階段、還是在2019年中興事件美商務部釋出禁令後。

大陸光刻機産業當時制造的難點主要在于,第一極紫外線光源,本身紫外線光源不易被聚集,隻能通過反射鏡面發射,且發射一次都會損失3成,而光刻機又要求體系小,功率高且穩定的光源,這點美國一直掌握着成熟技術,其他國家都是向其采購的。

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第二反射鏡面,隻有用高精度和高光滑度的鏡片才能聚焦和校準光線,進而光線才能精确無誤的照射在矽片上來畫出微小圖案。目前能夠達到光刻機要求的鏡片标準的廠商也在德國。

另外像是晶片上用的複合材料,光刻膠,高純度化學品也多數都是日本專利。簡單來說,光刻機是一種高端的微電子加工裝置。

即便了解原理,但像荷蘭阿斯麥這樣擁有制造生産光刻機的頂尖技術公司,除了核心部件外,還需要向全球5000多家供應商進口10多萬個零件,這其中當然以美國公司居多。

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不僅如此半導體制造用的所有中高端矽晶圓,我們都暫時需要進口。不過正是在重重壓力下,我科研人員不斷取得突破。

據說第四代光刻機技術,理論上是可以實作7nm節點工藝制程的,隻不過由于需要的光罩數量非常多,暫時量産還是有難度的。

雖然這樣的成績、比起世界一流水準(5nm以下)尚且存在一定的差距,但是我們在全球産業鍊受限的條件下,走到這一步已屬不易,更何況目前實作28nm自主化突破意義更大。

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因為中國工程院院士倪光南曾經說過,28nm的國産晶片體系足以緩解困局。雖然5nm甚至更小制程節點的高端晶片,能帶來更高速、耗能少的極緻性能。

但如今在物聯網、工業控制、電子消費等一系列産業都要依托28nm晶片發展,也就是說28nm晶片成熟性強,适用場景廣。

預計到2027年,大陸對28nm晶片市場的需求将達到104億美元,而據相關資料顯示,中國電科旗下附屬公司,已經實作了離子注入機28nm工藝全覆寫,性能達到國際主流水準。

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要知道離子注入裝置也是半導體器件制造中很重要的一環,這一突破對大陸28nm晶片發展非常重要。

當我們實作自主生産28nm工藝晶片時,便會減少對進口晶片的依賴,并且随着國産化程度越來越高,生産成本相應也會降低,或許在未來國際晶片市場上,也能制造競争力。

錯失30年

從現實的角度來說,我們國家在半導體技術上的确與世界領先水準,有一定的差距,畢竟别人發展早,而我們在這一科技戰略上的确因為“貿工計“路線而晚了30年。

中國自主研發光刻機:将突破5nm,找回中國半導體産業失去的30年

同樣以光刻機為例,早在1985年大陸就研制出分步光刻機樣機,那時的水準距離世界一流也不過7年差距,但從90年代起大陸就開始從國外購買光刻機,與此同時荷蘭日本等光刻機企業迅速崛起,壯大。

從另一方面來說,當時我們國家雖是全球化的一員,但當年在諸多條件限制下,也不可能做到所有的技術産品都要自己生産,也的确将精力暫時放置在短時間能夠掌握且做出成果的技術研發上。

而美國本就是發明晶片的國家,它在晶片領域有很深的技術積累和創新人才,技術非常的成熟。

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再加上考慮到半導體産業鍊複雜,關鍵技術分散到各個國家,想要完全掌握很難,但晶片又十分重要,幾乎所有的工業領域都需要用到,是以我們才選擇走了”貿工計“路線。

這就導緻後期在半導體行業發展中,受到美國一定的鉗制。可以說,在半導體産業鍊上遊的任何一種材料或者裝置,哪怕一個配件都能成為制約的手段。

不過也正是在美國的”步步緊逼下“,我們才真正看到自主研發創新的重要性,如今我們在科技上的發展不僅讓國人驚喜,更讓世界感到震撼。

中國自主研發光刻機:将突破5nm,找回中國半導體産業失去的30年

從兩彈一星、衛星、GPS、航天、半導體等多個領域,我們都推出了替代性強的自主體系,比如中國獨立自主的北鬥系統,已服務于全球200多個國家和地區使用者,每天利用北鬥系統來定位的頻次超過3600億次,作為後來者的北鬥已經超過同級産品。

最後

一切都隻是時間問題,我們在光刻膠、射頻晶片、超精密抛光工藝上等有關“被卡脖子“的晶片技術上,已經逐漸取得不小進步,雖然光刻機由于內建難度高、暫時沒有實作特别大的超越,但中國科研人員一直都在持續努力當中。

對于半導體行業來說,國産化必是未來長久發展之計,随着國内半導體制造和産能的持續擴張,必将帶動國内技術和市場突破。任何想要”卡脖子“威脅中國的國家從未成功,也不可能成功。

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