中国需要几年能研制出媲美荷兰阿斯麦的EUV极紫外光刻机?

难说啊!

要知道ASML公司,在1991年就研制出了制程工艺包含90纳米的,步进投影式DUV光刻机。而在2017年研制出了,制程工艺在7纳米的,第三代极紫外EUV光刻机。

也就是说,ASML公司用了26年,才从步进投影式DUV光刻机,突破到极紫外EUV光刻机。

而我国在2007年就研制出了制程工艺可达90纳米的步进投影式DUV光刻机,截止到目前为止,还没有见到国产浸没式DUV光刻机出现,那就更不要说,研发出极紫外EUV光刻机了。

即便按照ASML公司的发展历程,从理论上来看,那也需要到2033年才可以研制出极紫外EUV光刻机。

当然了,以上只是按照ASML公司的发展历程简单的推算,真实情况是肯定有差别的。

至于究竟到哪年,才可以研制出自己的极紫外EUV光刻机,现在还很难说啊!

只不过可以肯定的是,研制出极紫外EUV光刻机的时间要么早于2033年,要么晚于2033年。究竟到哪年,还是让我们拭目以待吧!

或许随着量子芯片,碳基芯片,光子芯片的发展,我国可以弯道超车,避开传统光刻机的发展模式,直接走到新兴芯片的生产制造上。

言归正传,在光刻机制造上,我国面临的问题与ASML是截然相反的。

要知道ASML是集合了美国,德国,日本,英国,欧洲等各发达国家的顶尖科技,才制造出的光刻机。

而我国只有靠自己,光刻机的任何一个部件,都要立足于国内来完成研发。而且,国外还对我国进行严密的封锁,也签署了专门禁止对我国出口高科技技术的《瓦森纳协定》。

如此一来,最直接的结果就是:我国的高科技VS全球的高科技。况且,这还是在我国与光刻机有关的高科技,不如国外发达国家的前提下进行的。由此可见,极紫外EUV光刻机的研发,难度是地狱级别的。

可想而知,我国独立研制出极紫外EUV光刻机的难度系数有多高。

难度系数高归高,与做不做的到是两回事。俗话说,世上无难事,只怕有心人。我国向来拥有迎难而上的决心和毅力,相信研制出极紫外EUV光刻机只是时间问题而已。

毕竟在20年前,谁曾想到20年后的今天,我国的科技会发达到这个程度。先后出现了:蛟龙号深潜器,奋斗者号载人深潜器,复兴号高速列车,天宫空间站,北斗导航系统,量子通讯卫星,量子芯片,特高压输电,歼20隐身战斗机,运20大型运输机,直20直升机,055型万吨驱逐舰,山东号航空母舰。

这一切,在20年前是根本就不敢想的,甚至在10多年前也是不敢想的。但是,这一切,就真真切切的成为了现实。所以说,没有可以难倒我国的技术,因为我国有着迎难而上的传统和决心。相信,在极紫外EUV光刻机上,也会尽快研制出来的。

那么,我国现有的技术,与国际上的差距有多大呢。

ASML极紫外EUV光刻机使用的先进部件

采用了波长为13.5纳米,功率为250W的激光等离子体光源。

有关于极紫外光源,一共发展了三代。第一代:放电等离子体(DPP);第二代:激光辅助放电等离子体(LDP);第三代:激光等离子体(LPP)。

可见ASML的极紫外EUV光刻机使用的就是由Cymer公司研发的第三代光源,该光源有两大特点:

第一,功率高,250W。只有光源的功率足够高,在被十多个反射镜反射吸收之后,剩下的功率足够高才能够进行光刻。另外光刻机光源的功率越高,芯片刻录速度也就越快。

第二,波长短,13.5纳米。众所周知,光刻机的光源波长与最小制程工艺息息相关。由于芯片的制程工艺和光刻机的曝光分辨率有着密切的关系,曝光分辨率越高,制程工艺也就越小,反之月越大。而光刻机的曝光分辨率又和光源的波长息息相关,当然光源的波长越短,曝光分辨率也就越高。光源波长越短,芯片制程工艺的纳米数就可以做到越小。

总而言之,极紫外EUV光刻机需要的光源,是波长短,功率大。

多片极其光滑的反射镜

EUV光刻机与DUV光刻机的镜头组是不同的。DUV光刻机用的是透镜组,而EUV光刻机用的是反射镜。

为了使光源被反射后,还具备较高的聚合性和较大的功率,对反射镜的粗糙度有较高的要求。ASML的极紫外EUV光刻机,使用的是德国蔡司公司研制的反射镜。这些反射镜的表面镀了近百层由钼和硅制成薄膜,而薄膜的粗糙度控制在0.05纳米,难度还是相当大的。

超高精度的双工件台

过去的光刻机使用的是单工件台,一个工件台完成测量,刻录等所有工作。那么,效率自然就很慢。使用单工件台的光刻机,一个小时可以处理80片晶圆。

而双工件台,是将光刻前得准备工作,和光刻分隔开来。即,一个工件台上的晶圆在做曝光时,另一个工件台对晶圆做测量等曝光前的准备工作。当第一个工件台的曝光工作完成之后,两个工件台交换位置和职能 这样一来,就可以提高光刻机的生产速度,使用双工件台的光刻机,每小时可以处理200片晶圆。相单工件台而言,那生产效率提高了3倍。

ASML的极紫外EUV光刻机所用的Twinscan双工件台,的运动精度误差控制在1.8纳米。

综合来看,光源,双工件台,反射镜是光刻机的三大部件,只要解决了这三大部件,剩下的控制台,掩膜台相对来说就比较容易了。

我国光刻机部件的进度

我国目前最先进的光刻机,就是最小制程工艺为90纳米的步进投影式DUV光刻机。距离ASML的极紫外EUV光刻机还有很远的距离。

光源

国内研发光源的主要有科益虹源,哈工大,华中科技,上海光机所等。

目前来看,我国已经制造出来第三代光源→波长为248纳米,重复频率为4000hz,功率为40W的氟化氪(KrF)激光器。当然了,这是在2020年完成的,至于今天达到了那个程度,还难以确定。

不过,国外类似的光源是在上世纪80年代研发出来,可想而知,这之间的差距有多大。不过Krf光源只适合制程工艺在100纳米以上的光刻机使用,而我国的光刻机最小的制程工艺为90纳米。想必还是研制出了波长为193纳米的第四代Arf光源。

当然了,国内有研发DUV光刻机的光源公司,也有研发EUV光刻机光源的企业。像哈工大研发的第一代放电等离子光源。

综合来看,在光源上与国际领先水平仍然有较大得差距。

反射镜

我国研究光刻机镜头的有国望光学,长春光机所。国望光学已经研制出了,适合步进投影式DUV光刻机使用的透镜,否则国内90纳米制程工艺的光刻机的物镜系统从哪里来的呢。

只不过,在极紫外EUV光刻机使用的反射镜上,国内并没有研制出实物,也没有相关的报道出现。只不过,据最新的资料显示,光点技术研究所,与中国科学院高能物理研究所合作,研发的200 毫米口径内平面镜的,加工粗糙度优于 0.3 纳米。

而在2021年,中科科仪所研发出了真空镀膜设备,该设备可以将膜厚的精度控制在0.1纳米以内,应该可以用于反射镜的镀膜。

综合来看,国内反射镜技术,与德国的蔡司公司,日本的JECT公司的反射镜差距依然挺大的。

双工件台

我国研发双工件台的主要就是华卓精科,其已经交付客户的DWS系列双工件台,可以被用于Arf干式光刻机。该双工件台采用了磁悬浮平面电机驱动,多轴激光干涉位移测量技术。使得运动平均偏差为4.5纳米,运动标准偏差为7纳米,最大速度为1.1米/秒,最大加速速度为2.4g。

正在研发DWSI系列,同样采用了磁悬浮平面电机驱动,不过换成了平面光栅干涉位移测量技术。使得运动平均偏差为2.5纳米,运动标准偏差为5纳米,最大速度为1.5米/秒,最大加速速度为3.2g。

即便是在研发中的双工件台,距离ASML极紫外EUV光刻机使用的双工件台也有差距。

目前来看,我国EUV光刻机的所需要的部件,都尚未达到满足使用的程度。所以说,国产极紫外EUV光刻机还是需要时间来等待的。就是等待各种部件达到商业化的程度,也只有各种部件都齐全了,国产极紫外EUV光刻机才可以顺利的下线 。

上文也说了,至于何时才能看到国产极紫外EUV光刻机,还很难说啊!

至少十年内不可能成功!就像大飞机喊了好多年,终于研制成功第一架大飞机c919组装机,基本上除了外壳,所有核心零件全是外国!目前为止除了飞行员外还没人敢坐国产大飞机!可以看出我国科技落后岂止二三十年!我国教育上了西方的当,一生都不用的英语成了主科,物理成了冷门,好在我国发现问题,减少英语比重(真应该从西方全套里出来,取消英语必修),物理成为必修课!

说不准具体需要“几年”,估计需要的时间应该比阿斯麦所用的十年多,明摆着,上海微电子和国内配套企业目前的能力距离媲美阿斯麦和全球配套企业目前的能力都还需要不少年时间,而人家的能力在同一时间里一定还会提升啊,必定形成新的垄断,媲美、打破还得需要“几年”。

所需的时间当然要从国产DUV光刻机达到媲美时算起。今年 3 月上旬,有报道说,据“某论坛称”,国产28纳米浸入式光刻机已在2020年底下线,2021年进行了试车,当年底通过了验收,并开始接受订单、已经安排生产,报道人认为这十有八九是确切的消息。我也觉得基本可信,因为中科院白春礼院士在2020年12月亲口说国内“已在”“研制攻关”这样的光刻机。自然,整机生产完毕以及发货、安装、调试都完成肯定还需要时间,怎么也得一两年,但可以说,中国DUV光刻机技术现在就已经达到了媲美、打破了垄断,再过一两年就能在产品上达到,全面达到将总共历时 7 年或者 8 年,从国产90纳米低端光刻机技术和产品在2016年全面达到媲美、打破垄断这个时候算起。也就是,从2023年或者2024年开始,就可以对EUV光刻机正式进行研制了,建立在DUV光刻机这个技术和产品基础上

光是研发出关键技术五年时间都不见得够。技术研发最需要时间,何况,要研发的是高端的技术,并且是支持制作“皇冠上明珠”的技术啊,只有EUV光刻机和高性能航空发动机这 2 个产品才需要这么高端技术的支持,国产航空发动机从自行研发到自主研发总共进行多少年了?到现在,还没有在整体上媲美第一的美国,还远着。关键在于,国内与EUV光刻机有关的技术储备实在不算多,实现工程应用的更少,尤其不够全面、系统;国外对高端技术的封锁照旧在进行,中国仍然不可获得,连EUV光刻机产品都引进不来,也就无实物可测绘、可仿制,更谈不上技术的消化吸收再创新;上海微电子和其配套的国内部件企业在2007年才开始部分走上自主研发的道路,针对被断供的低端光刻机部件进行技术研发, 9 年后才全面达到媲美、打破垄断。

相信上海微电子一定会和国内配套企业一起加大技术研发的力度。明知道,只有在自己快要制造出EUV光刻机,并且足可媲美当时全球顶级的荷兰EUV光刻机时,荷兰和美国等西方国家才有可能“提前”允许仍然“一家独大”的阿斯麦卖给中国;又知道,中芯国际在2020年就“只待”EUV光刻机了,已经是风险量产7纳米芯片和全面研发5、3纳米工艺技术的只需、急需;还知道,华为刚刚又说了先进工艺不可获得的话。然而,加大力度,只能缩短一定的技术研发时间,不可能太多,倒是,在研发出技术之后,一定能让产品制造的时间大量缩短。

30年都不一定能研制出来,光刻机的图纸给我们,都制造不出来,你知道制造有多难吗,举个例子,清明上河图这副画厉害吧,相当于是把清明上河图刻到头发上面还难几百倍,好多人还不相信,都说原子弹那么困难都能制作出来,这个不是随随便便吗,那样想,你就错了原子弹的技术,在他面前就是个弟弟,我不是乱说这是事实罢了,光刻机是全世界截止目前,科技的巅峰就是天花板了,汇集了全世界十几个国家最先进的技术,我在网上看了他制作CPU的视频,我自己就不敢相信世界上有这么先进的东西,如果中国想要突破这一技术,只有另寻其他办法来攻破,举例,还有就是华为厉害吧,手机说不行就不行了,为什么,还不是就是因为限制CPU的供给,CPU就是光刻机制作出来的,小道消息说,本来华为最有希望获得光刻机的,用了几个亿买了一台,可惜消息走漏了,在国外被烧掉了,当时他的女儿为什么一直,不放回国,听说还是因为光刻机技术,但是具体是不是真的就不知道了

难说,以中国的科技实力可能明天就实现了也可能十来年也说不好。主要是专利问题,中国自主就需要走自主的道路,需要自己开辟一条路是非常费钱费人费力费时间的一条路。但军事上的话,中国早有了,毕竟军事没有专利一说。都是你抄我,我抄你。相信国家和企业一定会在芯片上独立自主的。

不是几年的问题,是搞不出来的事实,此设备单独一国搞不出来。

别逗了

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