光刻机是半导体芯片制造的核心设备,它的作用是将芯片的电路图案通过光学投影的方式转移到硅片上。光刻机的性能和精度直接决定了芯片的工艺水平和良率,也是芯片产业链中最昂贵、最复杂、最难以突破的环节。
目前,全球光刻机市场被荷兰ASML、日本佳能、尼康三大巨头垄断,其中ASML更是在先进的EUV(极紫外)光刻机领域独占鳌头,其EUV光刻机可以实现7纳米以下的工艺节点,是制造高性能芯片的必备设备。然而,ASML等国外厂商受到美国等国家的出口限制和政治干预,对中国市场的供应非常紧张和不稳定,给我国芯片产业发展带来了巨大挑战。
为了打破国外垄断和封锁,我国在光刻机领域进行了长期的自主研发和攻关,取得了一系列重要成果。其中最令人鼓舞的是,我国已经实现了光刻机关键部件之一——激光器的全部国产化!
激光器是光刻机中产生高强度、高方向性和高单色性的光源的装置,它的工作原理是利用受激辐射原理,在特定介质中激发出一定波长的激光束。激光器的类型和性能决定了光刻机的投影方式和制程范围,也是影响光刻机成本和效率的重要因素。
目前,全球激光器市场由欧美日等国家的企业主导,其中德国蔡司、立陶宛EKSPLA等公司在高端激光器领域具有绝对优势,为ASML等厂商提供专用的EUV激光器。我国在激光器领域虽然有一定的基础和积累,但与国际先进水平还有较大差距,在高强度、超快、超精密等方面还存在技术瓶颈。
然而,在近年来,我国在激光器领域取得了突破性进展。首先,在民用领域,我国已经形成了一批具有较强竞争力和市场占有率的激光企业,如华工激光、楚天激光和上海光机所等,在中型和型大功率领域已经实现了核心技术和关键器件的国产化。其次,在科研领域,我国多个科研机构和高校在纳秒、皮秒、飞秒等领域开展了深入的研究和探索,取得了一系列原创性成果。最后,在工业领域,我国已经成功研制出了适用于90纳米工艺的i-line光刻机激光器,为国产光刻机的发展奠定了坚实的基础。
据悉,我国自主研发的i-line光刻机激光器由上海微电子设备有限公司和茂莱光学股份有限公司联合攻关完成,该激光器采用了自主设计的超精密物镜系统,实现了高功率、高稳定性、高均匀性的输出,满足了i-line光刻机的要求。该成果一举实现了光刻机材料、软件和零部件的三大国产化,打破了国外厂商的技术封锁和市场垄断,为我国芯片产业提供了强有力的支撑。此外,我国还在积极推进更先进的KrF、ArF、EUV等类型的光刻机激光器的研发和生产,力争在未来实现与国际水平的同步或超越。
茂莱光学股份有限公司简介
总结
我国在光刻机关键部件的激光器领域已经实现了全部国产化,这是我国芯片产业发展的重大里程碑,也是我国科技创新能力的重要体现。在今后,我国将继续加大投入和支持,推动激光器技术和应用的不断进步,为建设芯片强国贡献力量!
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