没有ASML光刻机,中芯国际为何能搞定14nm?
▍没有ASML光刻机,中芯国际为何能搞定14nm?
目前,中芯国际14nm芯片离不开ASML的DUV。虽传上微已经搞定28nm制程的DUV 机子,且正在某地搭非美芯片产线试产,但没有任何官方渠道证实,估计也不可能有。现在有关国产光刻机的信息,基本都是秘密。
▍没有ASML光刻机,中芯国际为何能搞定14nm?
对于14nm的工艺来说,只需要DUV光刻机通过多次曝光,就可以实现量产制造的需求。在美国还没有全面限制我国半导体行业之前,我国从asml公司进口过一批DUV光刻机。只不过因为制程工艺的原因,这些设备发挥不出应有的水平。
之前中芯国际给华为代工了一批名为麒麟710a的手机芯片,这款芯片就相当于把台积电版本的麒麟710换成了中芯国际的工艺。在初代台积电7nm工艺的时候,就是用DUV光刻机进行实现。相对于台积电的上一代的16nm,7nm可以提供3.3倍的电路密度。相同功耗,可以提供35-40%的性能提升。如果基于相同的性能做比较,功耗可降低65%。
在这种工艺下,需要DUV光刻机进行多次曝光才能够完成。而EUV光刻机,可以一次完成。想要进一步发展更精密的技术,EUV光刻机是必不可少的。
中芯国际已经布局发展先进制程工艺了,但是受制于设备跟材料的问题,暂缓了生产测试的方案。自从2017年梁孟松加入中芯国际以来,中芯的技术发展迎来了快速迭代的发展。只用了不到1年的时间,就让中芯国际的14nm工艺成功进行了流片测试。
但是在一些材料跟技术上面,中芯国际的14nm工艺还是需要依靠美方进行供应。梁孟松带队一边研发新技术,一边在老旧工艺上面开始采用国产供应链进行生产制造,逐步发展去美化路线。
前几天上海企业发布声明,称14nm工艺迎来了技术性的突破。这其中大概率是梁孟松团队在技术上面打破了美国的垄断,实现了国产技术的替代性。下一步,就是要依靠这个技术,不断进行优化,解决良品率跟兼容性的问题了。
▍没有ASML光刻机,中芯国际为何能搞定14nm?
中芯国际现在搞定14纳米工艺用的光刻机,也是ASML卖给中芯国际的。所以,说没用ASML光刻机,中芯国际搞定14纳米工艺就是说梦话了。
现在中芯国际的14纳米工艺技术,就是台积电在2015年的时候,在ASML还没有出品EUV光刻机,生产14纳米工艺芯片的技术线路。由于中芯国际从台积电挖来了许多工程师,实际上也就将台积电的技术线路思路挖过来了。现在中芯国际实际上就是“复刻”了台积电当年用ASML的DUV光刻机生产14纳米工艺芯片的技术。
在ASML还没有出品EUV光刻机的时候,2015年台积电就将工艺推到了14纳米的水平。靠的就是这个ASML上一代的DUV光刻机多次曝光技术。ASML上一代的浸没式DUV光源的光刻机,一次曝光可以生产的最小尺寸是28纳米。台积电就开发出来了这个多次曝光技术,用DUV光刻机也能生产尺寸小于28纳米的芯片。这一技术的极限是7纳米工艺。
所以,当中芯国际挖过来台积电工程师的时候,也就将台积电的这个技术思路一起挖过来了。既然台积电已经把这条技术线路走通了,中芯国际就只管推下去,不用担心技术线路走错了。所以,就经过摸索,用ASML上一代的DUV光刻机,“复刻”出来了台积电曾经实现的技术,也就生产出来了14纳米工艺,甚至7纳米工艺的芯片了。
当前,台积电因为拥有了EUV光刻机,所以就将7纳米芯片的生产也转到用EUV来做,原因就是用EUV技术线路的成本低于DUV技术线路。但中芯国际没有EUV光刻机,就只能是“复刻”出来台积电在2015年用DUV生产14纳米的这个技术线路了。据说,台积电现在因为手里EUV的数量不足,所以DUV多次曝光技术线路也在同时使用着。也就是说,中芯国际在这条DUV技术线路上,大致上追上了台积电的进度。
▍没有ASML光刻机,中芯国际为何能搞定14nm?
应该改问:没有上海微电子28nm光刻机,中芯国际为何能搞定14nm?
因为有ASML的DUV光刻机。中芯国际只有这样的ASML光刻机,没有ASMLEUV光刻机,这都已经是旧闻了。依靠ASML卖给的DUV光刻机,中芯国际在2017到2020年,接连搞定了28nm、14nm、12nm和n+1,梁孟松在2020年12月提交的辞呈中说全部实现了规模量产,白纸黑字,这些也都是旧闻了。其实,不止梁孟松说过。我认为,有人爆料的上海在9月14日新闻发布会上说到的“已经实现14nm先进工艺规模量产”,只是旧事重提,看上去,只是在用过去搞定的事来说明上海集成电路产业的发展现状,因为从爆料看,未见发布会提到中芯国际后来又搞不定的和过去就没搞定的,分别为n+1和7nm,也没提到现在还没完全搞定的上海微电子28nm国产光刻机。
又因为有美国企业的设备配件材料等。到目前为止,中芯国际只是被美国企业断供了比14、12nm先进的10nm及其以下芯片制造所需的其他工艺设备、零配件和原材料,所以,虽然仍有ASML的DUV光刻机,后来又搞不定n+1了,至今未能恢复规模量产,更不能按原计划搞定7nm的风险量产以及规模量产。
不是因为有90nm国产光刻机。早在2016年,上海微电子就已经突破90nm光刻机,在我们国内占有的市场份额不小,这还是旧闻。而这样的光刻机通过多重曝光,最多能产出22nm的芯片。
▍没有ASML光刻机,中芯国际为何能搞定14nm?
中芯国际搞定14纳米工艺,应该还是使用的ASML的28纳米节点的DUV光刻机。
1、14纳米工艺已经非常先进了
要说明的一点是,14纳米芯片工艺已经是非常先进的工艺水平了,现在全球芯片行业里面,大概有60%以上的芯片制程大概都是14纳米及以上的工艺制程,可以说14纳米就可以满足大概60%以上的需求了。而台积电研发出来的最先进的工艺水平,5纳米,3纳米等芯片生产工艺生产出来的芯片产品,基本上都是用在手机等产品里面。
2、中芯国际突破14纳米,采用的应该是ASML公司的DUV光刻机
中芯国际虽然不能从ASML获得EUV光刻机,但是中芯国际前两年,还是从ASML公司成功进口了不少DUV光刻机。而在这些28纳米节点DUV光刻机生产线上,如果采用套刻的方式来对芯片进行加工,可以比较方便的加工出来14纳米制程的芯片,而最先进的工艺制程可以达到7纳米的样子。也就是说,DUV光刻机可以最高实现7纳米制程,而中芯国际通过研发,也基本上通过N+1代芯片研发成功突破了。但是如果再想前进,也就是说想要发展到5纳米工艺技术,那就必须要用到EUV 光刻机了。
其实不光是中芯国际采用DUV光刻机进行7纳米的工艺研发,即使是台积电现在的芯片代工巨头台积电,在当年研发7纳米芯片加工工艺的时候,刚开始也是采用ASML 的DUV光刻机进行研发和生产的,而当时也没有用上EUV光刻机,现在台积电上的EUV光刻机多了,不仅可以加工7纳米芯片,而且还可以加工5纳米甚至3纳米的芯片工艺了。
因此,中芯国际突破14纳米,采用的应该是ASML公司的DUV 光刻机
3、中芯国际突破14纳米量产,意义重大
从上面叙述就可以知道了,中芯国际早两年就研发出了14纳米芯片生产工艺,而现在中芯国际在国内布局的新建工厂逐渐搞定14纳米的芯片量产,大概率还是使用的ASML公司生产的DUV光刻机。
但是这个意味着中芯国际14纳米芯片产能更大,而且良品率可能也已经相当高了,而这个对于我国芯片产业的发展来说,意义也是相当重大。
如果未来我国DUV 光刻机能够尽早投入使用,那么中芯国际已经拥有了比较成熟的技术团队和管理经验,那么就可能更快的建立起来纯国产14纳米芯片生产线,甚至可以延伸到7纳米芯片生产。
而如果我国EUV 光刻机也能够尽快研发出来,那么就可能组建起来更先进的芯片生产线,那么这样一来,国内芯片产业可能受到的局限就会更少了,那么可能国内芯片产业将会发展的更快。
因此,中芯国际搞定14纳米芯片的量产,意义重大。
4、结论
综上所述,中芯国际14纳米芯片的量产,应该还是采用的ASML出售的DUV光刻机。但是此事对于我国芯片产业来说,意义可以说相当重大。
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