最近网络上炒得沸沸扬扬的莫属国产光刻机横空出世的消息了。
时间点恰好与荷兰政府的最新光刻机限制出口政策碰上了,也就是说,在此前负责国家安全事务的迪克・斯霍夫上任荷兰新首相后,荷兰政府也不得不追随美国2023年10月的光刻机限制政策,将荷兰阿斯麦公司的1970i和1980i俩个非最先进的DUV深紫外光刻机列入限制对华出口名单中。
本质上就是对于类似华为、中芯国际等敏感的中国半导体企业,荷兰政府不会再批准阿斯麦公司部分高端的DUV,特别是可以让中国有能力将芯片制程稳定在7nm甚至以下水平的光刻机设备,卖给中国了。
回到国产光刻机在网上传开的消息。最早的信息回到9月9日,工信部就发了一条推文《重大技术装备推广应用指导目录2024版本的通知》,其中就有国产氟化氩深紫外光刻机DUV的信息,工信部的通知发布时间是9月2日。
与此同时,网上出现另一则信息,长期负责制造国产光刻机的上海微电子在9月10日披露了一项名为“极紫外辐射发生装置及光刻设备”的发明专利,申请日期为2023年3月9日。
再结合到9月初荷兰政府开始进一步限制对华出口DUV光刻机的消息,所以,这些因素共振下,国产DUV光刻机横空出世的消息就爆出了,甚至一些人认为,国产光刻机就能匹敌阿斯麦DUV了。
到底真实情况是怎样的呢?
结合我的信息源和分析,笔者认为:国产DUV确实在多年的努力下,进入公开使用验证阶段了,但距离阿斯麦这样的先进产品,差距还很大。
不过我也认为:光刻机如果只是在工厂里秘密研究和生产,类似于之前网传的一些国产DUV上线试生产的传闻,就无法在半导体制造企业内部正常以商业化为目的的使用,意义并不大,就算做出来更像某种象征意义,如果能公开采购使用,那么就算产品不行,也是突破,这次的一小步,虽然看起来风轻云淡(要不是阿斯麦进一步限制对华出口,此消息将淹没在网络信息中),但意义巨大。
再说说这款光刻机到底什么水平。
工信部指导目录中最先进的那款氟化氩光刻机 , 波长193nm,这个完全符合DUV的主要波长数据,可以坐实这就是一台DUV。
同时,DUV又分干式和浸润式,用来做高端芯片的是浸润式DUV深紫外光刻机,干式DUV深紫外光刻机更加专注于成熟制程的芯片,比如65nm以上技术节点的半导体芯片。
前者浸润式DUV是台积电技术大佬林本坚利用水作为媒介来提高分辨率,简单说就是他将物镜与晶圆之间的介质从折射率约为 1 的空气,改成折射率为 1.44 的水,对应波长为 193 nm的光,这样的方法就可使 193 nm波长的光等效缩小为约 134 nm,从而提高了光刻机的分辨率,光刻制造出更加先进的半导体芯片。以我们目前配套技术来看,这台应该是氟化氩干式深紫外光刻机。
这里说一下浸润式DUV多重要呢?籍贯广东的华侨林本坚的浸润式方法,让阿斯麦才在21世纪初开始超越日本尼康、佳能的光刻机的。
我们工具是造出来了,但机器的纸面上数据披露的等级却并不算高。DUV光刻机的分类也很广,从成熟制程到高端制程都有不同对应的类型,比如在阿斯麦的产品线上,TWINSCAN NXT 2开头的和19开头的光刻机型号都是属于光源波长193nm的,同时,TWINSCAN NXT/XT 14开头的两款,包括1460K和1470也是波长193nm。2和19开头的型号最高可以最高做到等效7nm左右的高端芯片(也就是目前华为等效7/5nm的水平的麒麟芯片),而14开头的两款就只是制造成熟制程的芯片了。
那么我们国产DUV光刻机到底是等同于阿斯麦的什么型号呢?很可惜,目前工信部披露的信息不多,除了最重要的波长外,只有分辨率数值65nm,如果真是一台非常先进的光刻机,更多的数据应该会披露,如果只是披露了目前分辨率和光源波长的数据,这条机器预估也只是TWINSCAN NXT/XT 14开头2款机器的水平,甚至更低级别。
适用于制造成熟制程芯片。
无论如何,我们还是迈出重要的一步,作为第一次公开的国产氟化氩干式深紫外光刻机DUV,落后砸了几百亿欧元研发光刻机的阿斯麦不是很正常吗?
而且成熟制程也是我们在高端被逐步封死后的重要芯片业务,如果能吃下成熟制程的半壁江山,对于中国芯片的崛起也是最好的消息之一了。
总结而言,虽然国产DUV明显落后阿斯麦的产品,在这家荷兰巨头的产品线中属于中下等级别的型号 , 但我们至少是有了方向了,比如下一步攻克林本坚20多年前的浸润式技术,再想办法利用目前的机器,研究多重曝光技术,一步步来,先意识到问题,再解决问题,按照我们中国人的智慧与勤奋,总会有所突破的。
正如国产半导体设备的泰斗级人物尹志尧说的:中国在半导体设备领域离国际最先进水平还有相当一段距离,但中国有上百个设备公司、20多个成熟公司正在拼命努力,几乎涵盖半导体十大类设备,我们自己要有非常大的信心,用5年、10年的时间,要达到国际最先进水平是完全可以实现的。
因此,可以说国产光刻机终于等来了,很稚嫩,但未来大有希望。