中国有能力生产5纳米光刻机,ASML光刻机一家独大的时代即将终结 ?

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2022 年 2 月 7 日消息,上海微电子装备 (集团) 股份有限公司 (SMEE) 举行首台 2.5D/3D 先进封装光刻机发运仪式,向客户正式交付先进封装光刻机。需要指出的是,上海微电子此次交付的是用于 IC 后道制造的“先进封装光刻机”,并不是大家通常认知当中的应用于 IC 前道制造的“光刻机”。

早在 2021 年 9 月 18 日,上海微电子宣布推出 SSB520 型新一代大视场高分辨率先进封装光刻机。该光刻机主要应用于高密度异构集成领域,具有高分辨率、高套刻精度和超大曝光视场等特点,可帮助晶圆级先进封装企业实现多芯片高密度互连封装技术的应用,满足异构集成超大芯片封装尺寸的应用需求。根据资料显示,该光刻机可满足 0.8μm(800nm)分辨率光刻工艺需求,极限分辨率可达 0.6μm(600nm); 通过升级运动、量测和控制系统,套刻精度提升至≤100nm,并能保持长期稳定性。

注:1 微米(μm)=1000 纳米(nm)

此外,曝光视场可提供 53mm×66mm(4 倍 IC 前道标准视场尺寸)和 60mm×60mm 两种配置,可满足异构集成超大芯片封装尺寸的应用需求。该 IC 后道先进封装光刻机比起此前的 SSB500/40 和 SSB500/50 型有着较大的提升。SSB500 系列步进投影光刻机主要应用于 200mm/300mm 集成电路先进封装领域,包括 Flip Chip、Fan-In WLP、Fan-Out WLP 和 2.5D/3D 等先进封装形式,可满足 Bumping、RDL 和 TSV 等制程的晶圆级光刻工艺需求。以下为 SSB500/40 与 SSB500/50 型光刻机的主要技术参数:

半导体制造设备可以分为前道设备和后道设备。其中,前道制造设备主要包括光刻机、涂胶显影设备、刻蚀机、去胶机、薄膜沉积设备、清洗机、CMP 设备、离子注入机、热处理设备、量测设备; 后道制造设备主要包括减薄机、划片机、装片机、引线键合机、测试机、分选机、探针台等。作为国内的光刻机制造商,上海微电子目前的光刻机产品主要包括其 SSX600 和 SSX500 两个系列。其中,SSX600 系列用于 IC 前道制造,最先进的也只能用于 90nm 芯片的制造,而 SSX500 系列则用于 IC 后道制造,即 IC 后道的先进封装。

根据官网资料显示,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,该设备可用于 8 吋线或 12 吋线的大规模工业生产。SSB500 系列步进投影光刻机则主要应用于 200mm/300mm 集成电路先进封装领域,包括 Flip Chip、Fan-In WLP、Fan-Out WLP 和 2.5D/3D 等先进封装形式,可满足 Bumping、RDL 和 TSV 等制程的晶圆级光刻工艺需求。资料显示,在去年 7 月,富士康与青岛国资合资设立的半导体封测项目(青岛新核芯科技有限公司),就引进了上海微电子的封装光刻机。11 月 26 日,该晶圆级封测厂正式投产,据说引进多达 46 台上海微电子的封装光刻机。

去年 9 月 18 日,上海微电子举行了新产品发布会,宣布推出新一代大视场高分辨率先进封装光刻机(应该是微米级分辨率的 SSB500/40/50 之外的其他型号,分辨率可能进入了纳米级别)。上海微电子曾表示,当时已与多家客户达成新一代先进封装光刻机销售协议。据悉,当时推出的新品光刻机主要应用于高密度异构集成领域,具有高分辨率、高套刻精度和超大曝光视场等特点,可帮助晶圆级先进封装企业实现多芯片高密度互连封装技术的应用,满足异构集成超大芯片封装尺寸的应用需求,同时将助力封装测试厂商提升工艺水平、开拓新的工艺,在封装测试领域共同为中国集成电路产业的发展做出更多的贡献。

在芯片生产制造行业,半导体设备是必不可少的,除了大家熟悉的光刻机,还包括清洗机、离子注入机、抛光机、清洗机等等半导体设备都是这个市场的重要组成部分。

大家只知道 ASML 这家半导体设备公司制造的光刻机世界领先,可以生产 7nm 及以下的 EUV 光刻机。

但其实国产半导体设备也有很大的布局力度,并且再次传来了突破的好消息。这次国产半导体设备有怎样的突破进展呢? 国产半导体设备市场又具备怎样的潜力?

因为国际市场的原因,导致很多人关注到 ASML 光刻机的供应情况,这家公司的 EUV 光刻机不能向大陆客户出货,原因大家都明白。虽然光刻机很重要,但也只是芯片制造过程中的一部分。

而在其余的半导体设备领域,国产一直在努力,并取得了许多进展突破。比如至纯科技的清洗设备完成了 28nm 认证,还有中国电科旗下的离子注入机实现全谱系的国产化突破,可对应 28nm 制程。过去几年,中国芯片有了崛起的苗头,无论是在芯片的设计,制造,已经光刻机的制造方面,都有突破性的进展,就在大家满心欢喜地等着国产芯片的到来,彻底打破西方垄断时,噩耗接着传来,华为,中芯国际等企业相继被美国制裁,阻断了中国半导体产业的基础研究,让我国的半导体产业,在过去的很长一段时间里,并没有太大的突破,虽然上海微电子的 28 纳米光刻机,或许将在最近正式下线,但是距离高端光刻机还有很大的距离。

然而令人意外的是,近期却传出了接连不断的好消息,首先是富士康在青岛,建造了一座晶圆厂,这座晶圆厂从动工到正式生产产品,一共只过去了 18 个月的时间,最为重要的是,富士康使用的竟然是国产光刻机,它入手了中国 46 台光刻机,而没有从全球最好的光刻机厂商 ASML 那,购买先进的光刻机,难道中国的光刻机,在不知不觉间已经达到国际顶尖水平了吗。

除了富士康购买中国光刻机,华为的新消息,似乎也在证明中国的芯片制造,似乎已经上升了一个档次,众所周知,自从华为被美国制裁之后,华为最高端的 5 纳米麒麟 9000 芯片,已经没有公司为他代工,所以华为的芯片是用一个少一个,近期的新产品,很多都开始重新使用美国的骁龙芯片,而在过去的一个多月,华为芯片突然传来好消息,华为再次研制成功另外一款 5 纳米芯片,麒麟 9006C,而且这款芯片很大可能在国内完成封装,中国难道已经有制造 5 纳米芯片的技术了吗?

现实的情况并没有想象中那么乐观,中国半导体也不可能在短短几个月的时间里,完成别人几年,甚至是几十年才能完成的成果,富士康确实是购买了 46 台中国光刻机,但是,这些光刻机并不是我们认为的,传统的对芯片进行蚀刻的光刻机,如 ASML 的 EUV 光刻机,中国现在还没有能力制造,富士康所使用的是光刻机,是一种叫做封测光刻机的机器。

芯片的封测是芯片制造过程中的一个环节,整个芯片的制造过程,包括芯片的设计,制造和封测三个阶段,这些过程并不是由一家公司完成,高通,华为等公司负责的是芯片设计,而台积电,三星等公司负责制造,至于封装和测试等环节,则又是另外一些公司,相对来说,封测这个阶段是最简单的阶段,因为前面芯片已经算是完成了,最后只是阶段只是进行一些细节处理。

芯片制造离不开光刻机,尤其是 EUV 光刻机,可是制造 7nm 及以下制程芯片的必要设备。因此,ASML 才会格外受到关注,并且实现了业绩的大幅提升。

但光刻机仅是芯片制造过程所需设备的其中一种,还需要蚀刻机、离子注入机、镀膜机、晶圆划片机、晶片减薄机、抛光机、清洗机等多种设备,少了哪一个设备也不行。

芯片生产设备就是芯片大规模制造的基础,我国目前在高端芯片制造上有差距,很大一方面原因就在于芯片制造设备的落后。而造成这种状况,主要是以下两方面原因:

一是长期以来的“造不如买”的思潮。总是寄希望于西方的设备,可以直接买来用。

二是西方一直对我们进行阻挠和限制。这个从之前的《瓦森纳协议》,到近两年的美方芯片改规,一直在通过限制技术、软件、先进设备等出口,来阻挠我们科技发展。

尤其是在针对半导体方面,不仅限制了台积电给华为代工芯片,还重点限制了先进芯片设备的出口。最明显的就是 ASML 的 EUV 光刻机,一直限制卖给大陆的晶圆企业。

不过,阻挠并不能阻碍我们的发展,反而让我们觉醒,开始注重自研去全力突破。

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追风者
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