•   制造芯片需要用到光刻技术,一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀等工序。光刻机是其中的关键系统,又名掩模对准曝光机,曝光系统,光刻系统等。生产芯片就像冲印照片,光线通过模板聚焦在晶圆表面,晶圆表面的保护膜随光发生变化,通过腐蚀变化后的部分,剩下的部分就形成电路。

      原理看似简单,但实现起来非常困难,所以光刻机成为集成电路研制过程中技术集中度最高的核心设备。很多公司可以设计开发芯片,也有很多公司可以制作晶圆,但能生产光刻机的公司寥寥无几。荷兰的ASML公司就是其中之一,而这家公司几乎垄断了光刻机市场。2017年全球半导体光刻设备厂中,ASML占有85 %的市场,其次是日本尼康占10.3 %,佳能占4.3 %。ASML连续16年稳居第一,它还是全球唯一能提供EUV的半导体设备厂。

      大家很奇怪,为什么在光刻机市场,世界上只有荷兰ASML一家独大,难道Intel、台积电都没有实力研究,还是其他什么原因不愿意投入研究。其实ASML是从飞利浦独立出来的,使用的是德国机械工艺、蔡司镜头和美国公司提供的光源,可以说荷兰ASML公司背靠整个欧美最顶尖的技术支撑,才得以迅速发展。欧美之间有技术共享机制,有了一家顶级的集大成者,因为能买得到最好的技术,其他公司也就不愿意再投入研究,再者,光刻机投入巨大并且需要常年的技术积累,荷兰ASML员工就有23000名,所以很多公司也不愿意从头再来去研制光刻机。

      垄断必然造成高利润,2017年ASML单台EUV平均售价超过1亿欧元,2018年一季度的售价更是接近1.2亿欧元。就是这样的高价,英特尔、三星和台积电也只能从ASML进货。

      而中国仅有的几个能设计核心芯片的公司,比如华为的待遇就不一样了,欧美的技术不可能和其他公司共享,所以华为设计出来芯片,也只能委托台积电加工。

      我国也在加紧研制光刻机,2018年底,国家重大科研“超分辨光刻装备研制”项目通过验收,该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制,光刻分辨力达到22纳米,结合双重曝光技术后,未来还可用于制造10纳米级别的芯片。据说正因为此,才让ASML松口,允许出口光刻机给中国。但别以为做出了光刻机就万事大吉了,制约生产芯片的因素还很多,比如光刻胶。

      光刻胶是芯片制造中必不可少的材料,今年1月份,台积电就因为使用了不合格的光刻胶而报废了上万片晶圆,影响到高通、华为、苹果等客户的芯片制造,自身损失也超5亿美元。

      而目前对我们而言,光刻胶更是严重依赖进口,国产率不到5%,核心技术基本被日本和美国的企业垄断,如陶氏化学、JSR株式会社、信越化学、东京应化工业、Fujifilm、韩国东进等企业。

      所以更多技术不是短期投入就可以突破,从人才建设到技术积累,都需要时间。不要动不动就说哪个科技巨头没落了,哪个技术我们突破了就傲视群雄了,我们需要更加清醒地认识到自己的差距,想要全面赶上世界发展还需要更加努力,也需要全面的技术规划。

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    光刻技术
    光刻技术
    2019-10-06 15:56
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