国产90nm光刻机能生产14nm的芯片吗?
▍国产90nm光刻机能生产14nm的芯片吗?
不可以,甚至不能生产28纳米。
目前国内生产的14纳米芯片,重点突破原因是去年服贸会引进的蚀刻机设备(注意这里液体蚀刻,而非光刻)。这让最新一代的38纳米光刻机有了用武之地(同样这并不依赖90纳米光刻机)。
至于10纳米制程以内,需要有更先进的光刻机设备。而且要市场化,还必须量产,试验生产和量产至少还有一两年。所以说路漫漫其修远兮,早着呢。
▍国产90nm光刻机能生产14nm的芯片吗?
最近,上海传出了一则振奋人心的消息,大意是“14纳米先进工艺规模实现量产”;
消息一经传出,大家纷纷猜测90nm国产光刻机在其中起到了至关重要的作用,这也让国产光刻机再次走进人们热议视线。
光刻机又称掩模对准曝光机,是芯片加工过程中用于去除“晶圆表面涂抹的光刻胶”的一种重要设备。
目前市场上的主流光刻机分为两大类,一是EUV光刻机、二是DUV光刻机,前者目前是最先进的光刻机,能制造5nm的高端芯片,也只有荷兰的ASML才掌握。
受限于出口限制,目前国内尚没有一台EUV光刻机,但我们有DUV光刻机,其中上海微电子装备股份有限公司就是光刻机的代表企业。
上海微电生产的光刻机,目前处于90nm水平。虽然较ASML仍有较大的差距,但纵观国内,比起国内其他半导体公司仍停留在200nm工艺,上海微电绝对是行业翘楚。
上海微电所生产的国产SMEE200系列光刻机,几乎是国内光刻机“先进”的代名词。
9月14日,“上海发布”发布了一则消息,提到14nm芯片实现量产。
结合目前国内最先进的光刻机是90nm,不少人大呼上海微电以90nm光刻机为平台,可以实现14nm芯片生产了,国产芯片行业再迎跨越,振奋不已。
那么实打实地说,90nm光刻机真的能生产14nm制程的芯片吗?14nm芯片的量产,真的得益于上海微电自产的光刻机吗?
关于这一问题,大家先要走出一个误区,不要误认为只有14nm的光刻机才可以生产14nm制程的芯片,理论上90nm光刻机是可以生产90nm制程以下的芯片的。
这一原理类似于照相机的底片,发烧友应该知道,底片经过多次曝光,是可以得到更清晰照片的。
以这个原理为基础,90nm的光刻机,在生产芯片时,倘若经过两次“曝光”,理论上可以生产出45nm的芯片;以此类推,经曝光三次,22nm的芯片就生成了。
当然,理论归理论,在“无限”曝光能得到更短制程芯片的同时,有一个问题不容忽视,那就是“良品率”。
事实上,曝光次数越多,那么良品率就越低,即便经4次曝光能生产出14nm的芯片,大部分芯片也无法用于“实战”,说白了就是废品。
所以,90nm光刻机用于生产14nm芯片,理论上可行,但鉴于较低的良品率,实际用于量产的可能性微乎其微,毕竟要考虑到“合格率”。
再就是即便不计良品率,采用多次曝光的方式来缩短芯片的制程,恐怕成本上也吃不消。事实上曝光次数越多,成本就会随之陡增。对比起来,与其自产,还不如进口,毕竟高昂的成本也是要考虑的问题。
因此,无论是站在良品率还是成本的角度上,14nm芯片实现量产的功劳恐怕是不能算在国90nm光刻机的头上的。
既然实践中,90nm国产光刻机用于量产14nm芯片的可能性几乎为0,那么此次上海宣布14nm芯片实现量产,究竟是怎么回事呢?得益于谁呢?
结合以往的消息,早在去年的时候,国内半导体行业龙头中芯国际就传出已向ASML公司采购价值11亿美元光刻机的消息。
据悉,采购的这批光刻机是深紫外线光刻机,也就是248nm、193nm光源为核心部件的光刻机,虽然距EUV光刻机有较大的技术差距,但算得上是ASML公司的二线产品,理论上能用于生产0-130nm制程的芯片,14nm制程芯片实现量产自然不在话下。
另外,今年第一季度的时候,荷兰ASML就已经向中芯国际交付了23台DUV光刻机。也正是得益于23台光刻机的交付,中芯国际才宣称14nm工艺芯片实现量产。
综合以上消息推测,此次实现14nm制程芯片的量产,很有可能利用的还是进口光刻机,而非上海微电国产的90nm光刻机。
当然,以上也仅限于猜测,实际上早在2021年底,一条“低调”的消息是上海微电即将交付28nm光刻机,而28nm光刻机理论上经两次曝光后,是可以量产24nm芯片的,虽然良品率较低、成本微高。
不排除上海微电已经掌握生产28nm光刻机并交付市场的可能性,以此用于14nm芯片的量产。
当然,现在公开消息显示上海微电对外宣称的最先进光刻机依然停留在90nm。
综上来说,无论是14nm芯片量产的消息,还是上海微电在光刻机国产方面取得的重大突破,这都值得我们兴奋。但事实求是地说,真让90nm国产光刻机去量产14nm芯片,恐怕是不现实的。
当然大家也不要过度的悲观,实际上即便5nm芯片是目前几乎最先进的技术,我们尚不掌握,但从市场角度而言,能用到5nm及以下制程芯片的领域很窄,实际上结合2020年的相关统计,应用14nm及以上工艺的芯片占全球芯片市场的82%左右,这才是主流市场。而一旦我们实现了14nm芯片的量产,理论上我们可以在主流制程芯片市场上角逐和竞争。
光刻机和芯片领域我们起步较晚,当下又遭遇了技术封锁,但我们的信心是存在的,不会仅限于14nm芯片的量产,我们一向能在打压中实现突破,想必将来,我们一定能迎头赶上,5nm、3nm都不在话下,当然这需要长期的追赶,不是一朝一夕就能一蹴而就的。
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▍国产90nm光刻机能生产14nm的芯片吗?
九十纳米光刻机多次曝光就可以生产七纳米芯片。
国产光刻机已经可以生产十四纳米芯片,生产七纳米芯片应该是技术上有些问题待解决,稍微攻克一下,今年年底或明年初就能生产七纳米芯片了
▍国产90nm光刻机能生产14nm的芯片吗?
目前我国已经投入量产的最先进光刻机是90纳米光刻机,虽然28纳米光刻机已经实现了技术上的突破,但目前还处于测试阶段,因为良品率相对比较低,并没有投入量产当中。
对此有些网友可能就产生一些大胆的想法,我们能不能使用纯国产90纳米光刻机来制造14纳米的芯片呢?
首先可以肯定地告诉大家答案,不可能。
可能有些朋友会说,用90纳米光刻机经过工艺上的改进以及多次曝光之后生产14纳米的芯片没有问题,但这只是理论上的理想值,现实当中并不可行。
这个先给大家普及一个最基本的常识,那就是光刻机的波长和精度是两码事。
提到光刻机,我们正常所说的工艺一般指的是它的精度也就是分辨率,比如国产90纳米光刻机也就是90纳米分辨率。
但实际上90纳米精度的光刻机它的波长并不是90纳米,而是比90纳米大很多。
目前市场上的光刻机分为两大类,一类是EUV光刻机,还有一种是DUV光刻机,其中EUV光刻机只有荷兰的ASML掌握了技术,其他国家并没有掌握。
目前国产光刻机属于DUV光刻机,DUV光刻机光源为准分子激光,根据技术不同,DUV光刻机波长可以分为365纳米、248纳米、193纳米、等效134纳米。
目前国产90nmDUV光刻机波长应该是在193纳米到248纳米之间。
那为什么我们又说国产光刻机最先进达到90纳米呢?其实这里面除了波长之外,还需要通过物镜以及光源来达到提升精度的目的。
但是目前国产物镜以及光源同样存在很大的挑战,而全球最顶尖的物镜以及光源生产商,比如德国蔡司以及美国的crymer,他们是不可能将最先进的物镜以及光源出口给我们的,光靠国产供应商提供短期内很难实现光刻机精度的提升。
所以想要用国产光刻机来制造14纳米芯片几乎不可能,要是有可能我们现在就不至于这么头疼了。
可能有些朋友会说,用90纳米光刻机经过多次曝光之后同样可以生产出14纳米芯片,但是在这里面很多人可能忽略了几个问题。
第1个是成本问题。
假如利用90纳米光刻机经过多次曝光生产14纳米芯片,其成本将会迅速上升,有可能成本是普通14nm纳米芯片成本的好几倍,最终生产出来的芯片没有任何市场优势了,企业也不可能做这种亏本生意的。
第2个是良品率的问题。
就算我国经过多种努力之后,真的能够用90纳米光刻机生产14纳米芯片了,但是良品率绝对不会很高,良品率能够达到10%已经非常不错了,如此低的良品率不仅大大提升企业的成本,关键是有没有厂家愿意采购这种芯片是一个大问题。
所以综合各种因素之后,想利用90纳米国产光刻机来制造实施纳米芯片基本不可能。
目前唯一有希望的是,等国产28nm光刻机量产之后,确实有可能用于生产14纳米甚至7纳米的芯片。
目前国产28纳米光刻机已经实现技术突破,目前还在测试阶段,按照上海微电子原来的计划,据说2022年底之前会量产,但是按照目前的进度来看,估计短期内很难实现量产,有可能需要等到2023年甚至2024年。
但既然我国已经实现了28纳米光刻机技术的突破,未来28纳米光刻机量产迟早会到来。
一旦我国掌握了成熟的28纳米光刻机之后,再配合芯片制造工艺的改进,再经过多次曝光之后是可以用于生产14纳米光刻机的,甚至有可能用于生产7nm纳米芯片。
要知道台积电第1代7纳米芯片其实也是用DUV光刻机实现的,当时他们采用的是ASML的ARFi型号DUV光刻机,这个光刻机的最大分辨率是38纳米。
而据说上海微电子研发出来的新一代光刻机最大分辨率也是达到38纳米,如此一来,确实有很大的希望可以用于生产14纳米芯片和7纳米芯片。
当然除了依赖光刻机的技术进步之外,目前市场上还有一种提升芯片性能的路线,那就是芯片堆叠,也就是把两个芯片叠在一起,从而达到提升芯片性能的目的,这种路线已经被证实是可行的。
▍国产90nm光刻机能生产14nm的芯片吗?
我想只要把90纳米的光线分成6分就可以达到14纳米的效果了,如何分成6分呢,要刻的上面铺设6条1纳米丝线,90纳米的光线照射上面,正好就每条丝线被分隔开来,很好理解,毕竟光线只能穿透没有遮挡的区域,被丝线遮挡的线路上,光线就无法穿透。那么1纳米的丝线从哪找呢,这个可以自己生产。第二种方法就是找14纳米的旧芯片,把上面塑料熔化掉,把14纳米的旧架构拿出来,放在要刻的表面,然后直接用90纳米的光刻机照射放有14纳米的旧架构上面,那么映射出来的就是14纳米的架构。同理,放个4纳米的旧架构,那么照射刻出来就是4纳米,以此类推。买个别人的手机从里面就能搞到一个旧芯片,拆除,溶解,或者框架
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