光刻機技術很難突破嗎?光刻機技術,並不是我們沒有信心,而是我們缺乏太多專業基礎,包括實際經驗。
我們很多華人工程師大多在台積電或輝達或荷蘭阿斯麥。他們非常清楚現場的工藝,包括過程。
別人發展科技領域領先幾十年,我們才二十來年。雖然我們有五千年的文化底蘊,但這是基礎文化,和科技不相關的。
我做半導體裝置,屬於封裝領域,可以說是半導體領域最為後段的工藝流程裝置!說直白點,我就是follow美國的裝置,對標他們家的技術,甚至連結構軟件上都follow一模一樣。
也許這就是我們能夠炫耀的資本,比較學習後再創新,這是正確的,也是彎道超車的一種辦法。
說到光刻機呢,今年三月上海慕尼黑展會看到了一匹黑馬,那就是深圳新凱來,這家公司的裝置從光刻機的前後工藝都做出來了,不是整合那種模式,而是工位分佈式完成晶圓的光刻,這就是彎道超車的本領。
既解決了光刻機技術問題,又能規避了ASML專利的風險,這就是我們新凱來的獨到之處。當然了,整台光刻機是很難達標研發攻克,因為各種零配件系統的精準度我們還沒具備。
整套系統硬體軟件包括現在所有的運動控制,驅動器技術還得依賴美國日本德國還有以色列的進口產品,所以想要遙遙領先,還差很遠,光有外表,沒有內在,不堪一擊直接對比!
雖然國產的光刻機技術的突破,本質上是整個工業體系協同進化的過程。當前咱們國內在整機整合層面已實現局部突破。
第一,精密光學系統
ASML的EUV光刻機搭載了由蔡司定製的反射鏡系統,其面形精度達到原子級(<0.1nm RMS),這需要奈米壓印光刻、離子束拋光等超精密加工技術的支撐。國內現有光學元件加工能力集中在亞微米級(100-500nm),在極紫外線波段的光學材料熔融石英折射率穩定性控制上,仍落後三代以上工藝節點。
第二,運動控制系統的量子化瓶頸
高數值孔徑鏡頭需配合奈米級定位精度的工件台,其同步掃描精度要求達到2pm(皮米級)。目前國內直線電機+干涉儀的閉環控制方案,在熱變形補償演算法、多軸同步抖動抑制等"卡脖子"環節,與ASML的TrueForce技術存在量級差異。某國產高階光刻機在85℃溫變環境下,套刻精度波動超過3nm,而ASML同類裝置可控制在0.3nm以內。
第三,材料科學的底層限制
光刻膠作為半導體材料的"珠穆朗瑪峰",其解析度極限與對比度係數直接決定製程能力。國內ArF光刻膠雖已量產,但在金屬層沉積用的HKMG工藝專用樹脂開發上,分子量分佈控制精度較信越化學仍有±15%偏差。更關鍵的是,光刻機需配套的超高純度化學品(金屬離子濃度<1ppb)供應鏈體系尚未完全建立。
深圳新凱來的分佈式微影架構創新,實質是透過模組化解耦打破了傳統EUV的封閉技術生態。說白點就是搭積木這種"樂高式"創新模式的價值在於:
1. 專利突圍-採用非相干光源+多鏡面乾涉曝光的替代方案,繞開ASML的10萬+核心專利壁壘
2. 漸進式迭代-通過28nm DUV裝置積累工藝數據庫,為後續14nm工藝升級提供數據支撐
3. 生態重構-開放式裝置介面協議,吸引中微、北方華創等裝置商共建工藝解決方案平台
但真正的系統性突破,還有待觀察,而且需要藉鑑台積電以及ASML的實驗!
當前產業界出現的"光刻機偽命題"爭論,實則混淆了"整機突破"與"過程能力"的本質區別。上海微電子28nm光刻機的量產,標誌著中國已掌握深紫外光刻的核心工程化能力。
真正的挑戰在於如何通過"工藝-裝置-材料"三位一體的正向循環,將裝置良率從70%提升至ASML水準的95%以上。
歷史的經驗表明,半導體裝置的突破往往遵循"木桶效應"的逆向規律:不是最長的板決定容量,而是最短的板製約整體。
當我們為分佈式光刻架構歡呼時,更需要清醒認識到:要實現2030年7nm自主光刻機目標,需要在精密測量(誤差<0.1nm)、計量溯源(擴展不確定度≤0.5nm)、失效分析(缺陷識別<5nm)等37項關鍵子系統實現同步突破。
這或許需要整個產業保持戰略定力,在堅持自主創新的同時,善用全球創新資源建構開放創新網絡。 (洞察3C前沿)