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国产90nm光刻机能生产14nm的芯片吗?

十万个为什么 空空 2024-3-22 07:08:04 4次浏览

关于问题国产 90nm 光刻机能生产 14nm 的芯片吗?一共有 2 位热心网友为你解答:

【1】、来自网友【中年老刘聊财经】的最佳回答:

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。

对此,大家怎么看?欢迎留言交流;

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【2】、来自网友【毒舌财经】的最佳回答:

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。

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