我国的光刻机开发到哪个阶段了?最好可达多少纳米?

今天,让我们走进最初的光刻机时代,顺着时间脉络,找出中国光刻机发展的历程。

  光刻机被全球业界人士们称为“工业皇冠明珠”。而事实上,中国科研和工程人员们也都有志在未来,从“工业皇冠”上拿到这颗“明珠”。今天,让我们走进最初的光刻机时代,顺着时间脉络,找出中国光刻机发展的历程。

  0d9b0841-9171-4dfa-9455-b6cabffe84a6.jpg

  上海集成电路研发中心的90nm光刻机

  光刻设计有三个主要的阶段,从接触式光刻(contact printing),到接近式光刻(proximity printing),再到投影式光刻(projection printing)。

  1952年,二战的硝烟刚刚散去,中国开启了计算机事业,国家成立电子计算机科研小组,由数学研究所所长华罗庚负责。

  1956年,我国第一只晶体三极管诞生,自此与发达国家一样,中国也进入半导体新纪元。此时距离贝尔实验室研发的世界上第一只点接触三极管已经过去了9年。

  1958年我国第一枚锗晶体管试制成功。

  1961年我国第一个集成电路研制课题组成立。

  1962年我国第一代硅平面晶体管问世。

  1965年,我国第一块集成电路在北京、石家庄和上海等地相继问世。其中包括中国科学院半导体研究所、河北半导体研究所(简称13所)、北京市无线电技术研究所(简称沙河器件所)等。

  1977年,我国最早的光刻机-GK-3型半自动光刻机诞生,这是一台接触式光刻机。

  1978年,1445所在GK-3的基础上开发了GK-4,但还是没有摆脱接触式光刻机。

  1981年,中国科学院半导体所研制成功JK-1型半自动接近式光刻机。

  1982年,科学院109厂的KHA-75-1光刻机,这些光刻机在当时的水平均不低,最保守估计跟当时最先进的canon相比最多也就不到4年。

  1985年,机电部45所研制出了分步光刻机样机,通过电子部技术鉴定,认为达到美国4800DSW的水平。这应当是中国第一台分步投影式光刻机,中国在分步光刻机上与国外的差距不超过7年。

  八十年代,中国开始大规模引进外资,有了"造不如买”的思想。光刻技术和产业化,停滞不前。

  九十年代,光刻光源已被卡在193纳米无法进步长达20年,这个技术非常关键,这直接导致ASML和台积电在线如此强势的关键。中国才刚刚开始启动193纳米ArF光刻机项目,足足落后ASML20多年。

  2002年,台积电的林本坚博士在一次研讨会上提出了浸入式193nm的方案,也是现在唯一的解决方案。2010,ASML研发出第一台EUV原型机,历经30三十年。

  2002年,上海微电子装备有限公司承担了“十五”光刻机攻关项目,中电科45所把此前从事分步投影光刻机的团队迁到了上海,参与这个项目。至2016年,上海微电子已经量产90纳米、110纳米和280纳米三种光刻机。

  到这个节点,国际上已经放弃了157纳米的光源,除ASML掌握了EUV光源技术之外,其他各家使用的都是193纳米ArF光源。

  2015年4月,北京华卓精科科技股份有限公司“65nmArF干式光刻机双工件台”通过整机详细设计评审,具备投产条件。目前,65nm光刻机双工件台已获得多台订单。接下来公司要完成28nm及以下节点浸没式光刻机双工件台产品化开发并具备小批量供货能力,为国产浸没光刻机产品化奠定坚实基础。作为世界上第二家掌握双工件台核心技术的公司,华卓精科成功打破了ASML公司在工件台上的技术垄断。

  2017年6月21日,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所牵头研发的“极紫外光刻关键技术”通过验收。

  2018年11月29日,中科院研制的“超分辨光刻装备”通过验收。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。

  总的来说,国内光刻机厂商主要为上海微电装备(SMEE)、中电科 48 所、中电科 45 研究所等。上海微电装备(SMEE)的发展在国内最为领先,是我国唯一一家生产高端前道光刻机整机的公司,其目前可生产加工 90nm 工艺制程的光刻机,同时承担国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项”(02 专项)的 65nm 光刻机研制,代表国产光刻机最高水平。与ASML 7nm 、5nm工艺制程 EUV 光刻机相比,仍存在非常大的差距。就如中科院微电子所院士所说,在光刻机方面国内与国外先进相比相差15-20年的距离。即使是国内最先进的上海微电装备(SMEE),也还有相当长的路要走。

  据媒体报道,前段时间,上海微电子装备(集团)股份有限公司披露,将在2021-2022年交付第一台28nm工艺的国产的沉浸式光刻机。虽然这与当今国际顶尖的7nm乃至是5nm光刻机还有数代的隔阂,但是差距已经大大缩小,毕竟在此之前国产光刻机还是90nm。

  可以这么说,国产在努力追赶,在国际上差距是有的。现在是ASML一家独大,我们也慢慢稳住了脚跟。但是这样的追赶是没有止境的,我们需要主动探索下一个技术点,就是像ASML公司一样。我们已经在现有光刻技术的极限区域,现有的技术最多只能支撑10年不到的科技发展的需要,开始新技术的探索很重要。

  自新型冠状病毒肺炎疫情爆发以来,传感器专家网一直密切关注疫情进展,根据国家及地方政府的最新调控与安排,为更好的服务相关企业,在疫情期间,传感器专家网免费发布企业相关文章,免费成为传感器专家网认证作者,请点击认证,大家同心协力,抗击疫情,为早日打赢这场防控攻坚战贡献自己的一份力量。

点 赞

分享:

其他媒介

针对性更强,满足行业在实际应用的各种专业化的需求,传感器专家网为您提供方便快捷的传感器产品及相关资讯垂直搜索服务。

参与评论已发布评论0

0/500

发表评论

评论区

加载更多

刘小飞

传感器科技领域资深作者,以独特的视角、深度的调查分析看传感器世界。