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散英魂寄千万雄鹰翱翔神州,
尽智魄载十亿慧芯呼唤华夏。
——《国务院给予江上舟同志挽联》
01
前沿导读
台积电前副总裁伯恩·林(Burn J. Lin),在一次采访中告诉国际权威媒体彭博社,中国的晶圆厂商和深圳的国产手机厂商,在芯片技术方面取得了飞速发展,无视美国旨在遏制其技术进步的限制。他相信,中国大陆的晶圆企业已经拥有的ASML光刻设备,这将使公司能够向5纳米级制造工艺迈进。
02
国产7nm
尽管美国通过制裁施加技术限制,但是中国的晶圆企业依然通过开发其第二代 7 nm级制造工艺实现了等效7nm工艺的芯片制造。并且国产7nm技术的芯片拥有足够高的良率,可以搭载到国产品牌的旗舰手机当中。
据称,来自于中国上海的晶圆企业使用了 ASML 的 Twinscan NXT:2000i 光刻工具,这是一种深紫外 (DUV) 光刻机设备,可以生产 7 nm和 5 nm工艺技术的芯片。在此之前,美国对荷兰政府施压,限制了该工具对中国的出口。
Twinscan NXT:2000i光刻机,发布于2018年。该产品虽然是DUV光刻机,但是实际的产品性能,与Twinscan NXE:3400B EUV(极紫外)光刻机的性能相匹配。
对于 7 nm 的技术节点来说,光刻机的套刻精度要求为 3.5 nm,因此光刻机必须支持 2.5 nm 的套刻预算。这些硬性的技术指标,在 ASML 的老款产品 Twinscan NXE:3350B 以及 NXT:1980D 上都可以实现。
对于 5 nm 的技术节点来说,套刻精度的要求更加严格。套刻精度要求保持在 2.4 nm,这意味着光刻机的套刻精度,必须要保持在 1.9 nm。NXE:3400B 和 NXT:2000i 这两款光刻机已经达到了这个套刻精度。
Twinscan NXT:2000i 光刻机的分辨率≤38nm,这种精度的水平,足以使用双重图案打印出38nm 金属间距,满足 7nm 双图形技术的要求。根据ASML 和 IMEC 的数据显示,在 5nm 处,金属间距收缩到 30 – 32nm,在 3nm 处,它们下降到 21 – 24nm。
因此,EUV光刻机对于这些节点的制造至关重要。而DUV光刻机,想要将金属间距缩短至30nm - 32nm,目前还没有任何一个企业能够成功,甚至可以说还没有企业敢于尝试这个技术。
03
5nm技术
如果要将工艺下探到 5nm 技术,那么必须要达到更精细的分辨率。想要尝试5nm技术的生产,晶圆厂商可以使用双重、三重甚至四重图案化技术来挑战5nm工艺。
多重图案化技术,是将复杂图案拆分为几个更简单的图案,这些图案按顺序印刷,以此来在半导体的制造中实现更高的精度和细节。
使用多重图形技术,这是一个极其冒险的做法,芯片的良品率、制造成本完全不可控,所以基本上没有晶圆厂商敢于挑战这个技术,都会选择采用EUV光刻机制造5nm芯片。
但是,由于美国的限制,中国的晶圆企业别无选择,只能使用曾经从ASML采购的DUV光刻机,通过多图案化技术,来实现7nm、5nm的芯片制造。
台积电的前研发副总裁林本坚,曾经就中美之间的芯片战争发表了看法:
更加讽刺的是,美国针对于中国企业的制裁,似乎在无意间为中国本土的晶圆制造企业创造了一个机会。美国对台积电施加了限制,禁止它与某些中国的手机企业进行合作,这正好给了中国晶圆企业能够介入并获得大量芯片订单的机会。这一转变,促进了中国晶圆企业提高其制造技术和制造能力的发展。
早在2021年,武汉的Innosilicon公司,就已经跟上海的晶圆企业进行合作,流片了N+1工艺的芯片,相当于是7nm工艺的雏形技术。虽然是7nm工艺,但是在性能和能耗上面,远差于国际主流的7nm水平。
经过几年的发展,上海的晶圆企业掌握了N+2的工艺技术,极大提升了7nm芯片的可用性,并且还一并解决了良品率的问题。制造出来的芯片产品,由深圳的一家手机企业,在自家的旗舰手机上面率先使用。
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