芯片的重要性不用再说,一直被称为“现代工业的粮食”。而芯片制造却离不开光刻机,因为芯片生产流程中最复杂、最关键的工艺步骤“光刻”需要光刻机来完成。
光刻机又被称为“现代光学工业之花”,可见其制造难度有多大。目前,全球也仅有三个国家、四家公司能够制造,而ASML一家就占据了光刻机市场80%的份额。
不过,ASML没想到的是,30年所依赖的关键,北大却实现突破,还更加先进!
日本的尼康和佳能曾经非常领先,但后来被ASML给超越,现在只能生产中低端的光刻机。还有我国的上海微电子,封测光刻机做得不错,但前道光刻机还有差距。
荷兰ASML能够成为光刻机领域霸主,主要还是因为独家能够生产EUV光刻机。
光刻机仅有这四家公司能够制造,主要还是因为科技含量高、制造够复杂。仅ASML一款EUV光刻机就需要10万多个元器件,来自全球35个国家5000多家企业。
可见,制造EUV光刻机有多么不容易,但也别被吓到了,其实只有三大核心组件最为关键,就是双工件台、极紫外光源和镜头。解决了这三个,制造EUV问题就不大了。
双工件台是精密仪器制造技术,之前是ASML独家掌握的技术,但清华旗下的华卓精科已经实现了突破,成为全球第二家掌握此项技术的公司,并已供货上海微电子。
极紫外光源是顶级的光源,ASML2012年通过收购美企Cymer,才掌握了此项技术。
最重要的就是镜头需要高精度,这个被德国蔡司垄断,ASML也要从它家购买。其实,EUV光刻机这三大核心组件,国内都已经有所突破,只是精度上面还有些差距。
而对于ASML来说,三大核心组件已经自己掌握了两种,镜头还要依赖德国蔡司,并且这还是EUV光刻机中的关键。问题是,30多年来,ASML的依赖越来越严重。
ASML从做光刻机开始,就只能从蔡司购买镜头,因为也只有他家能够做出来。
除了蔡司,就是只有日本的佳能、尼康能够做,并且只有蔡司的水平最高。但蔡司也很牛,起初ASML想要定制,被蔡司拒绝了,只能使用人家制作的非定制的镜头。
因为得不到合适镜头,ASML还差点倒闭,在资本输血下才延续下来。后来,ASML的CEO亲自去蔡司沟通,但蔡司当时也做不出定制的,不过最终还是交付了镜头。
这之后,两家才开始友好合作,ASML也开始崛起,但也更加依赖蔡司的镜头。
如今,ASML想要研发更先进的EUV光刻机,就需要更大数值孔径的镜头。当然,这还是要依赖蔡司,但这对蔡司来说也是个挑战,毕竟数值越大制作难度就越大。
EUV光学镜头由于技术壁垒高、突破难度大,目前也只有德国蔡司一家掌握。然而,因为都是欧洲企业,ASML可以依赖,我们却不能,还是因为《瓦森纳协议》。
那么,我们对此就没有办法了吗?当然不是,近日,北京大学传来了好消息。
据了解,北京大学电子显微镜实验室高鹏研究员的研究组,已经成功掌握了扫描透射电子显微镜技术,还被《半导体学报》列为2021年度中国半导体十大研究进展。
北大掌握的扫描透射电子显微镜技术,是基于扫描电子显微镜发展的四维电子能量损失谱技术,与传统的谱学手段相比,准确性、灵活性更高,未来的发展空间更大。
简单说吧,这项突破给实现国产EUV光刻机提供了更大可能,多了一个选择。
德国蔡司是人工打磨,属于传统谱学制成的EUV光镜。而EUV光镜决定着EUV光刻机的制程上限,即使是非常厉害的蔡司,向更高精度发展,也会越来越难以保证。
而北大掌握的电镜技术,就可以规避传统光谱镜头的局限性,能向更高精度发展。
再加上长春光机所突破的极紫外光源技术、清华助力华卓精科的双工件台技术等等,围绕EUV光刻机的相关技术正在陆续突破,接下就是提高精度,实现合围了。
国内光刻机技术的陆续突破,主要源于我们早就布局,并不是近年来才起步。其实,这跟我们的芯片产业链一样,各项技术环节都在攻坚,相信一定能够实现突破。
这也是为什么最近ASML不淡定了,还表示大陆会尝试,并不是完全不可能!
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