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          2024,中國芯片想要突破卡脖子,還需要什么?

          2024-01-26 17:48:33來源:
          導(dǎo)讀 圖源:Pixabay撰文丨 謝浩 陳芝超編輯丨 蘇揚●  ●  ●美國對中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“卡脖子”的關(guān)鍵繩索,在2024年開年之際,悄然落下。...

          圖源:Pixabay

          圖源:Pixabay

          撰文丨浩 陳芝超

          編輯丨 蘇揚

          ●  ●  ●

          美國對中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“卡脖子”的關(guān)鍵繩索,在2024年開年之際,悄然落下。

          當?shù)貢r間1月1日,荷蘭光刻機巨頭ASML發(fā)布聲明稱,荷蘭政府已于近期部分吊銷了向中國大陸出口部分芯片制造設(shè)備的許可證,涉及設(shè)備型號為NXT:2050i和NXT:2100i光刻系統(tǒng),并遺憾表示“可能會對少數(shù)客戶帶來影響”。

          少數(shù)客戶是誰,影響范圍可能有多大?ASML沒有答案。

          由于更先進的EUV光刻設(shè)備早在2019年被禁運,此次被限制出口的2050i,2100i基本上可以視作當前最先進的一批DUV光刻機型號,廣泛應(yīng)用于40nm以下的制程產(chǎn)能中,對應(yīng)28nm、14nm、10nm、7nm四個主要制程節(jié)點。

          作為1980di機型的升級版,2050i,2100i同屬采用193nm波長光的浸潤式光刻設(shè)備,借助多重曝光等技術(shù),具備生產(chǎn)7nm制程芯片的能力,理論上能夠生產(chǎn)5nm制程芯片。

          ASML的DUV光刻機產(chǎn)品對比,2100i基本可視為當前最先進的一批型號

          ASML的DUV光刻機產(chǎn)品對比,2100i基本可視為當前最先進的一批型號

          來源:硅基研究室制圖

          過去,針對EUV的封鎖,更多是“威懾意義”。現(xiàn)在,對眼前這批DUV設(shè)備的禁運,起到的效果無疑要更為直觀——包括成熟制程和部分先進制程在內(nèi)的40nm以下的晶圓制造,也被“卡脖子”。

          正如部分業(yè)內(nèi)人士所總結(jié)的那樣,EUV設(shè)備即便是敞開賣給中國大陸,基于當前在設(shè)計、制造、封裝、測試環(huán)節(jié)的綜合產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀,也沒有能力量產(chǎn)3nm芯片,而這批DUV設(shè)備的禁運,則恰好正是國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)能夠“努努力夠到”的區(qū)間。

          此前,華為旗艦Mate 60搭載麒麟9000S亮相,就曾引發(fā)外界種種猜測,各方拆解評測的結(jié)果顯示其綜合性能處于驍龍888(三星5nm)和驍龍8 Gen1(三星4nm)之間,和蘋果A13(臺積電7nm+)相仿。保守估計,國內(nèi)晶圓代工產(chǎn)業(yè),已經(jīng)事實上具備量產(chǎn)等效7nm制程芯片的能力,只不過結(jié)合對市場供給的表現(xiàn)推斷,這些先進工藝芯片的產(chǎn)能還在爬坡之中。

          更進一步,相比于產(chǎn)能擴張層面的顯性影響,更大的影響可能在于戰(zhàn)略層面——先進光刻系統(tǒng)的禁運,將帶動上下游產(chǎn)業(yè)鏈集體“去美化”,只是中國芯片制造業(yè)必須要把各個制程節(jié)點和產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)“重走一遍”,因此要付出巨大的經(jīng)濟代價和時間成本。

          有業(yè)內(nèi)人士向硅基研究室透露,“這次美國主導(dǎo)的新規(guī)是把限制延伸到了14nm以下用的ArF DUV,所以2000系列才會被禁。目前來看國內(nèi)絕大部分項目都是28nm及以上成熟制程,是不會受影響的。倒是部分在美國實體清單上的客戶今后1980都可能拿不到,這才是真正影響?!?/p>

          “丟掉幻想,準備戰(zhàn)斗”

          過去,芯片產(chǎn)業(yè)自身的不透明性和高技術(shù)門檻,造成了真假參半的各類消息充塞輿論場,也一度影響了市場和公眾對于芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的認知,并帶來了諸多不切實際的“誤判”,包括但不限于:

          · ASML公司有辦法不遵守或是繞開禁令,繼續(xù)為中國輸送光刻設(shè)備

          · 摩爾定律可能會在未來停滯,中國芯片代工產(chǎn)業(yè)有大把的時間反超臺積電和三星

          從政策層面來看,期待ASML的“友誼”或是芯片禁令的轉(zhuǎn)機能夠幫助中國芯片產(chǎn)業(yè)度過難關(guān),無疑是“天方夜譚”,這并不是因為ASML“不夠哥們”。與之相反,不少業(yè)內(nèi)人士均向“硅基研究室”表明,在芯片禁令的執(zhí)行層面,ASML已經(jīng)“仁至義盡”。

          一年前,針對美日荷三國達成的限制中國先進設(shè)備出口協(xié)議,ASML CEO溫寧克就曾在公開場合予以隱晦的否定:“你給中國施加的壓力越大,他們就越有可能加倍努力打造可以媲美ASML的光刻機?!?/p>

          而在實際行動中,基于商業(yè)的考量,ASML也在努力配合中國大陸客戶的要求,在禁令生效之前,努力“搶運”光刻機。

          公開資料顯示,僅2023年10月,中國大陸從荷蘭進口的光刻機數(shù)量就高達21臺,總價值6.725億美元,此后的11月,中國大陸又進一步進口了42臺光刻設(shè)備,總價值高達8.168億美元。其中有16臺光刻機是來自荷蘭,總價值7.627億美元。

          來自ASML的三季度財報也顯示,來自中國大陸的銷售收入占比由已經(jīng)從一季度的8%和二季度的24%,翻倍增長到了46%。無外乎部分業(yè)內(nèi)人士感慨稱ASML還算“夠朋友”:

          “光刻設(shè)備作為高度客制化的機型,幾乎不存在庫存,按照傳統(tǒng)慣例,廠商都是收到三四成所有的預(yù)付款才會開始動工?!苯Y(jié)合2023年下半年這么大規(guī)模的出貨量來看,ASML顯然將光刻機產(chǎn)能中的很大一部分都調(diào)配給了中國客戶。

          ASML在機場轉(zhuǎn)運DUV機臺, 轉(zhuǎn)運過程全程監(jiān)控設(shè)備的溫度、震動系數(shù)等數(shù)據(jù)

          ASML在機場轉(zhuǎn)運DUV機臺, 轉(zhuǎn)運過程全程監(jiān)控設(shè)備的溫度、震動系數(shù)等數(shù)據(jù)

          來源:ASML

          ASML還算“夠朋友”還體現(xiàn)在后續(xù)的產(chǎn)品服務(wù)上,一位不愿透露姓名的消息人士表示,即便是對于已經(jīng)售往中國大陸的先進光刻機,在面臨美國的軟件、零部件斷供壓力時,ASML仍在盡力延長技術(shù)人員在華的停留時間,配合售后服務(wù)。

          不過,不同于掌握芯片設(shè)計絕對話語權(quán)的英偉達,能以“特供AI芯片”繞開監(jiān)管措施,ASML光刻機的零部件高達10萬個,分別來自全球超過5000家供應(yīng)商,其中最核心的光源,尤其是EUV光源,幾乎完全是由美國公司西盟(Cymer)所壟斷,即便次一級的DUV光源,雖然日本和中國的部分企業(yè)在不懈攻關(guān),但距離ASML的標準仍有差距,這也是美國有信心展開“長臂管轄”的根源所在。注:Cymer已于2013年被ASML收購,目前已經(jīng)是ASML全資的子公司

          從這個角度來說,伴隨著新一輪禁令的落地,將中國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過度押注在ASML“繞開封鎖”上,無疑并不現(xiàn)實。畢竟,此輪禁令并不是突發(fā)事件,也不是終點,而是自“芯片法案”之后,美國推動與中國科技產(chǎn)業(yè)脫鉤的其中一環(huán)。

          從2022年開始,美國連續(xù)推出的芯片法案,出口限制法案,均意在拉攏日荷,共同針對中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。為此,2023年1月,美國、日本、荷蘭達成對華先進半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出口管制協(xié)議,按照這份協(xié)議,針對波長193nm、分辨率小于45nm的DUV設(shè)備,只要包含受控物項超過0%,就受美國管制。隨后,日本限制23種高性能半導(dǎo)體制造設(shè)備出口的管制令于7月23日生效;荷蘭限制光刻機等半導(dǎo)體設(shè)備和技術(shù)的出口管制,則選擇了9月1日作為生效節(jié)點。

          今天擺在中國晶圓代工企業(yè)面前的這份“2050i,2100i”設(shè)備禁令,正是荷蘭政府本該于去年9月1日落地的那份管制協(xié)議,在多方斡旋之下,不斷推遲、豁免至今的結(jié)果。

          類似的,后面所提到的“摩爾定律停滯”,同樣也是非專業(yè)人士的“美好幻想”。

          摩爾定律預(yù)測集成電路上的晶體管數(shù)量 每24個月增加一倍, 上圖對應(yīng)當年最先發(fā)布的芯片產(chǎn)品。丨來源:網(wǎng)絡(luò)

          摩爾定律預(yù)測集成電路上的晶體管數(shù)量 每24個月增加一倍, 上圖對應(yīng)當年最先發(fā)布的芯片產(chǎn)品。丨來源:網(wǎng)絡(luò)

          理論上,芯片的“制程”不能無限制縮小,這是由芯片的最小電路蝕刻寬度——“線寬”所決定,線寬越窄,單位面積所能刻蝕的晶體管數(shù)量就越多,芯片性能自然也更強。而一節(jié)電路要想正常通電,至少也需要維持在百十個原子的寬度,這意味著芯片的“線寬”很難在突破“納米級”之后,繼續(xù)向下推進。

          但線寬工藝的停滯,并不代表摩爾定律的衰亡。

          伴隨著技術(shù)的進步,當下芯片制程對摩爾定律的推進,早已不再依賴“線寬“指標的提升。業(yè)內(nèi)資深建廠工程師向“硅基研究室”透露,芯片產(chǎn)業(yè)的線寬從28nm制程之后,就基本沒有再提升,但是這并未妨礙這段時期,摩爾定律繼續(xù)向前推進。長達十余年的時間里,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在嘗試用更先進的架構(gòu),來立體化堆疊晶體管,并最終轉(zhuǎn)化為“等效制程”的工藝,為摩爾定律“續(xù)命”。

          換句話說,所謂的3nm芯片,并不是指芯片的最小線寬達到了3nm,而是借助架構(gòu)和工藝的提升,實現(xiàn)了“同3nm芯片一樣的能效”。

          目前,包括臺積電、英特爾等半導(dǎo)體企業(yè),已經(jīng)紛紛更新了新制程的立項。12月14日,臺積電在IEEE國際電子器件會議上透露,1.4nm級制造技術(shù)已經(jīng)開始研發(fā),名為14A,目前進展順利,預(yù)計將于2027年-2028年之間量產(chǎn)。

          資深芯片專家、《芯片簡史》作者汪波此前曾提到,“摩爾定律不僅僅是一個單純的技術(shù)定律,也是一個關(guān)于人的信心和希望的定律,回顧芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史,只要年輕人永遠敢于打破常規(guī),積極創(chuàng)新,摩爾定律的腳步就不會停下?!?/p>

          “摩爾定律”看不到衰退跡象,對手們不會停下來等待中國芯片制造的追趕。從這個角度來說,比起相信惡劣的外部環(huán)境會在未來有所好轉(zhuǎn),“丟掉幻想,準備戰(zhàn)斗”,或許才是國產(chǎn)芯片行業(yè)未來數(shù)十年的常態(tài)化主題。

          不存在“落后產(chǎn)能”

          打造自主晶圓代工體系,類似的“戰(zhàn)斗”,事實上早在數(shù)十年前就已經(jīng)全面鋪開。

          國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI)公布的數(shù)據(jù)顯示,今天,來自中國大陸的晶圓月產(chǎn)能已經(jīng)高達760萬片,這一數(shù)字占據(jù)了全球半導(dǎo)體產(chǎn)能的25.6%,這基礎(chǔ)上,2024年,中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)能還將繼續(xù)以13%的增長率領(lǐng)跑全球。

          龐大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模是中國芯片制造的A面,“大而不強”、“耗費巨大”是它的B面,也是持保守態(tài)度的業(yè)內(nèi)外人士詰難的核心。

          部分芯片業(yè)內(nèi)人士就曾告訴“硅基研究室”,由于技術(shù)封鎖,中國芯片不得不采取完全違背市場規(guī)律的方式,從設(shè)計、制造、封裝、測試環(huán)節(jié)大量補貼,耗費巨大的同時,也造成了芯片行業(yè)目前學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的認知割裂。

          “我們像下餃子一樣布局晶圓工廠,但由于產(chǎn)業(yè)上下游的弱勢,很多工廠的制程還比較落后,國產(chǎn)化率和良率也沒有保障?!?/p>

          與之相對的是,過去相當長一段時間,部分企業(yè)和輿論傳達給公眾的是“喜報連連”,從設(shè)備到技術(shù)層面,均有著“重大突破”。

          種種“突破”的背后,什么才是中國芯片產(chǎn)業(yè)目前的真實現(xiàn)狀?新的光刻機禁令生效后,2024年,我們還需不需要DUV光刻機?中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)又是否需要繼續(xù)下單、建廠、擴產(chǎn)?

          回答上述問題,還是要從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展軌跡中去尋覓。

          宏觀層面,科技與戰(zhàn)略風(fēng)云學(xué)會會副會長陳經(jīng)認為“芯片產(chǎn)業(yè)仍然沒有跳脫出工業(yè)和科技的范疇,這也意味著只要愿意砸錢下功夫,就一定能搞出來?!碑吘?,昔日的地區(qū),在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步上的“一窮二白”,要比大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“猶有勝之”。

          微觀層面,市場也要認識到,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在設(shè)備研發(fā)上要面臨的重重困境——一臺EUV光刻機的關(guān)鍵研發(fā)過程,可以幫助人們更清晰的感受這一產(chǎn)業(yè)的技術(shù)門檻:

          美國Cymer公司在經(jīng)歷無數(shù)次失敗后,才獲得波長13.5nm的極紫外光源;為了保證光源功率,需要保證鏡面的平整度,ASML研發(fā)了一種特殊的鏡子,平整度也令人咋舌——將鏡面放大到云南省的大小,表面的平整度相差也不超過1毫米。

          在解決了數(shù)十萬個零部件帶來的層出不窮的技術(shù)難題后,ASML終于研發(fā)出第一臺EUV光刻機,單臺成本高達2億美元,這些光刻機的部件在交付客戶的時候,不得不依靠4架波音747飛機實現(xiàn)運送。在運抵晶圓廠后,經(jīng)歷上百名工程師的反復(fù)安裝和調(diào)試,才能開始試制作樣品,而每一代光刻機從第一批樣品,到最后具備高良率的量產(chǎn)能力,往往又需要2-3年不等的時間。

          Intel接收高數(shù)值孔徑EUV部件, 可覆蓋2nm制程工藝。

          Intel接收高數(shù)值孔徑EUV部件, 可覆蓋2nm制程工藝。

          來源:Intel

          《芯片》一書的作者、塔夫茨大學(xué)弗萊徹學(xué)院國際歷史副教授克里斯·米勒這樣總結(jié)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展:“半導(dǎo)體制造工廠——晶圓廠,是世界上最昂貴的工廠,今天,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在進行著人類有史以來最復(fù)雜的制造過程。”

          從這個角度來說,期待中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逆轉(zhuǎn)周期,在短時間內(nèi)接連取得重大技術(shù)突破,乃至于在制程上有所領(lǐng)先,都是違背產(chǎn)業(yè)規(guī)律的。

          即便是全球過往的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展,也是建立在美日荷和中國地區(qū)的高度分工化和官方補貼的基礎(chǔ)上。某種意義上,中國對芯片產(chǎn)業(yè)的追逐,等于把一部芯片產(chǎn)業(yè)的70年的全球史,用20年甚至更短的時間壓縮完成,難度和挑戰(zhàn)可想而知。

          而在這一過程中,中國芯片產(chǎn)業(yè)最缺乏的還不是光刻機,而是上下游的產(chǎn)業(yè)鏈和人才。畢竟,沒有光刻機,中國芯片企業(yè)只是造不出最先進的芯片,而上下游產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的缺乏,則導(dǎo)致了整個產(chǎn)業(yè)在后續(xù)的禁令中,面臨“跛腳”的風(fēng)險。

          這也是為什么,即便是向ASML購入NXT:1980i等型號,繼續(xù)上馬40nm這樣的外界眼中的“落后產(chǎn)能”,在多位資深從業(yè)者看來也有必要。

          一方面,光刻系統(tǒng)沒有所謂的“落后制程”。

          光刻機之間,先進的和落后的型號之間不是相互替代的關(guān)系,而是協(xié)同關(guān)系,在臺積電的生產(chǎn)過程中,7nm、5nm芯片并不是完全由EUV來制作,而是兩種機型交替合作,其中,7nm的80層光罩里,由EUV完成的僅有12層,剩下的68層均是借助DUV曝光,5nm節(jié)點下的100層光罩里,由DUV機型負責(zé)曝光的比率,也高達78%。

          相比之下,目前國產(chǎn)光刻機能達到的理想水平在28nm左右,其國產(chǎn)化率和良率在短期內(nèi)也無法得到保證,暫時還不足以完成對前者的完美替代。注:NXT:2000以上系列的浸潤式DUV光刻機在海外EUV不受限的晶圓廠,一般會用到7nm以下來配合EUV生產(chǎn)先進工藝芯片,中國大陸的foundry也主要用來做10nm以下工藝,14nm以上成熟工藝主要是采用NXT:1980光刻系統(tǒng)。

          另一方面,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也沒有所謂的“落后產(chǎn)能”。

          公開數(shù)據(jù)顯示,2023年到2027年,全球晶圓代工成熟制程(28nm以上)和先進制程(16nm以下)的產(chǎn)能比重預(yù)計將維持在7∶3,這意味著,在高性能芯片頻出的當下,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中,40nm和28nm制程仍然能滿足近7成產(chǎn)品需求。

          中芯國際臨港12英寸晶圓代工生產(chǎn)線丨來源:芯智訊

          中芯國際臨港12英寸晶圓代工生產(chǎn)線丨來源:芯智訊

          在這基礎(chǔ)上,中國芯片產(chǎn)業(yè)更是需要源源不斷的開工生產(chǎn),來不斷“練兵”,激活上下游的需求,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。

          正如一位業(yè)內(nèi)資深人士所說的那樣:

          “全球各地的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),最開始的技術(shù)、工藝都很差,要到第二代第三代積累了經(jīng)驗,才會好起來,在被封鎖的當下,只有繼續(xù)買這些‘用不到’的光刻機增擴產(chǎn)能,才能讓上下游的企業(yè)都獲得訂單,有充足的資金去繼續(xù)推進下一代?!?/p>

          從這個角度來說,芯片禁令的確會極大的消耗時間和資源,但這并不代表DUV產(chǎn)能是一種“累贅”,恰恰相反,未來,中國芯片業(yè)只會需要越來越多的DUV產(chǎn)能,在世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的長河中韜光養(yǎng)晦,保持前行。

          光刻是最優(yōu)解,不是唯一路徑

          比起“落后制程”帶來的資金浪費,“落后認知”才是真正影響半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展,帶來巨大靡費的隱患所在。

          前文提及的資深建廠工程師就曾向“硅基研究室”表示,半導(dǎo)體行業(yè)的學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界存在著一定程度的“割裂”,很多人習(xí)慣于用“軍工產(chǎn)業(yè)”的思維來看待半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

          “半導(dǎo)體不是原,不是有沒有的區(qū)別,而是商業(yè)產(chǎn)業(yè),要做好成本控制。”

          事實上,先進制程光刻系統(tǒng)的研發(fā)只是企業(yè)要解決的諸多問題之一。按照浸潤式光刻的發(fā)明者、臺積電技術(shù)專家林本堅博士的設(shè)想,即便是傳統(tǒng)的40nm、28nmDUV光刻機,借助浸潤式、鏡頭改進、OPC補償、多重曝光等技術(shù)提升,也可以滿足7nm甚至5nm的制作需求,但帶來的低良率和低產(chǎn)能,才是全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)放棄這一技術(shù)路線,轉(zhuǎn)向EUV技術(shù)的關(guān)鍵。

          按照光源類型,光刻機可分為UV、DUV、EUV丨來源:硅基研究室制圖

          按照光源類型,光刻機可分為UV、DUV、EUV丨來源:硅基研究室制圖

          “同樣的7nm芯片,用EUV跑,可能只需要40遍就能跑完,用DUV跑,可能需要90多遍,再算上產(chǎn)能的差距,相較于單純用DUV來生產(chǎn),EUV在芯片成本上大概優(yōu)化了3倍?!?/p>

          戰(zhàn)略咨詢專家余盛在《芯片》一書中,也曾反復(fù)強調(diào)過“良率”和“產(chǎn)能”這兩項指標無與倫比的重要意義。

          對于芯片制造業(yè)來說,良率就意味著成本,產(chǎn)能就意味著時效。以蘋果和臺積電的合作為例,后者的良率表現(xiàn),將直接影響蘋果為芯片代工支付的成本,進而影響企業(yè)的毛利,甚至產(chǎn)品的最終定價,而產(chǎn)能的高低,則決定了蘋果新品可以在多長時間內(nèi)備足庫存,從而大幅領(lǐng)先競爭對手發(fā)布新品。

          某種意義上,正是源于臺積電在這兩項指標上的卓越表現(xiàn),才換來了蘋果的長期認可和訂單。

          業(yè)內(nèi)人士透露,即便是ASML那些躺在世界各地工廠里好幾年的老舊型號光刻機,也依然有著大量的工程師在對其進行效率和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的不斷優(yōu)化,“絕大多數(shù)的DUV和EUV光刻機,每年軟件代碼的行數(shù)都在不斷的增加。”

          相比之下,公眾輿論對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)研發(fā),則部分停留在“做出來”這一層面,只要相關(guān)技術(shù)達到指標,可以通過驗收即可,至于后續(xù)的生產(chǎn)、應(yīng)用、調(diào)試,往往缺乏關(guān)注。這樣的產(chǎn)品和技術(shù),用于提升國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的制造水平,未免離題萬里。

          這也是為什么,包括汪波在內(nèi)的諸多從業(yè)者都認為,來自西方的科技制裁封鎖,也是一次對國內(nèi)制造產(chǎn)業(yè)鏈的“重新梳理”和“進化倒逼”:

          “一方面就是逼著我們繼續(xù)去把制造的問題解決了,另外一方面就是去探索新的方向。目標是唯一的,但是實現(xiàn)的路徑、方法可能有多種多樣的,并不唯一。現(xiàn)在EUV是其中一種方法,但除此之外,還有許多技術(shù)路線?!?/p>

          汪波告訴“硅基研究室”,納米壓印,是其中的一種可選項,盡管替代EUV的機會渺茫,相比之下替代i-line或者KrF光刻系統(tǒng)可能性很大。

          與光刻機漫長的技術(shù)迭代歷史不同,納米壓印技術(shù)出現(xiàn)于1995年,美國工程院院士、華裔科學(xué)家周郁教授為突破DUV光刻的技術(shù)瓶頸,首次提出了基于高分子模壓工藝的全新超高分辨率(<10nm)的納米結(jié)構(gòu)制造技術(shù)——納米壓印技術(shù)。而得益于佳能此前宣布啟動FPA-1200NZ2c納米壓印半導(dǎo)體制造設(shè)備的消息,納米壓印技術(shù)受到眾多關(guān)注。

          壓印本就是古老的圖形轉(zhuǎn)移技術(shù),打個比方,納米壓印光刻造芯片也像一個手工“蓋圖章”的過程。將柵極長度只有幾納米的電路刻在“印章”(模板)上,再將“印章”蓋在橡皮泥(壓印膠)上,得到與印章相反的圖案后,再將圖形固化,完成微納加工的“雕刻”步驟。

          與傳統(tǒng)的光刻技術(shù)相比,納米壓印技術(shù)不需要復(fù)雜的光路系統(tǒng)和昂貴的光源,或許可以大幅降低制造成本。但目前來看,這一技術(shù)路線的產(chǎn)能和效率問題也尚未得到解決。作為對比,光刻系統(tǒng)可以自由調(diào)度生產(chǎn),在工廠的實際制造流程里,同一臺DUV光刻機在不同時段,可以用于生產(chǎn)不同制程的芯片,通過預(yù)設(shè)生產(chǎn)程序,不同型號的光刻系統(tǒng)也可以實現(xiàn)協(xié)同工作。但在納米壓印技術(shù)下,生產(chǎn)流程則不可避免會顯得有些“機械“和“孤立“,“納米壓印是1:1的,一個模子,才能壓下去一個同樣大小的一個芯片?!?/strong>

          納米壓印與光刻原理對比丨來源:電子工程世界

          納米壓印與光刻原理對比丨來源:電子工程世界

          截止目前,這一技術(shù)正在全球范圍內(nèi)迎來關(guān)注,TechNavio數(shù)據(jù)顯示,2026年納米壓印市場有望達到33億美元,2021年至2026年年復(fù)合增長率可達17.74%。納米壓印市場雖然沒有想象中那樣大,但整體正逐漸走強。

          在汪波看來,還有一種技術(shù)路徑是電子束光刻。

          “電子也是一種波,波長很短,所以也可以去加工更先進制程的芯片?!钡泊嬖诋a(chǎn)能限制、生產(chǎn)效率與生產(chǎn)工藝問題,“電子束刻蝕有點像我們用筆在紙上去寫字,你需要電子束刻蝕出一條一條的線段,它不像光刻一下子照下來,整個晶圓都有。所以盡管它能夠加工出精度更高、更復(fù)雜的結(jié)構(gòu),但它同樣面臨產(chǎn)能較低的問題?!?/p>

          其他技術(shù)路線上,此前流傳的“國產(chǎn)光刻機工廠”雖被證實是一場烏龍,但源自于清華大學(xué)在2017年開啟的SSMB-EUV光源技術(shù),確實有望帶來新的發(fā)展方向,只是當前這一技術(shù)還不夠成熟,距離真正用于光刻系統(tǒng)還有很長的路要走?!澳壳皝砜矗€處于理論階段”,汪波認為。

          除去半導(dǎo)體行業(yè)層面的技術(shù)探索,面對AI產(chǎn)業(yè)所帶來的新一輪可見的“芯片浪潮”,提前謀劃布局,同樣可以進一步避免產(chǎn)業(yè)層面的“步步落后”。

          芯片產(chǎn)業(yè)的歷史長河中,所謂依賴新技術(shù)路線“彎道超車”只是個別現(xiàn)象,但從中折射出的客觀規(guī)律依然值得人們的思考——任何物種、技術(shù)和產(chǎn)業(yè),也都有著時間的周期,而在這基礎(chǔ)上,正如業(yè)內(nèi)人士所總結(jié)的那樣:

          “即便是現(xiàn)在最先進的DUV光刻機,未來幾十年以后也終將會被淘汰,所以只要我們尊重科學(xué),不斷探索,就永遠有可能跟上技術(shù)前進的腳步?!?/p>

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