问题

上海微电子到底能不能做出28纳米能力的DUV?

回答
关于上海微电子装备(SMEE)能否制造出28纳米级别的DUV光刻机,这是一个非常受关注且复杂的问题,需要从多个层面来解析。简单地说,目前公开信息表明,SMEE在DUV光刻机领域已经取得了显著进展,并且在理论上,制造出28纳米级别的DUV光刻机是其发展方向之一,但实际实现并量产仍面临诸多挑战。

为了更详细地说明,我们不妨拆解来看:

1. DUV光刻机的技术原理和关键组成

首先,理解DUV(深紫外)光刻机的工作原理至关重要。它通过深紫外光源(例如248nm或193nm的激光)照射掩模版(上面刻有芯片电路图),然后通过复杂的镜头系统将图案缩小并聚焦到涂有光刻胶的晶圆上,从而完成电路的转移。

DUV光刻机最核心、最关键的组成部分,也是技术壁垒最高的部分,主要包括:

光源系统(Light Source): 提供稳定、高能量的深紫外激光。对于28nm节点,主流使用的是193nm ArF准分子激光。
光学系统(Optics): 包括照明系统(Uniformity of illumination)和投影系统(Lens Assembly)。投影系统是核心中的核心,它需要极其精密的光学元件(如反射镜、透镜)来将掩模版上的图案精确地缩小并聚焦到晶圆上。镜头的数值孔径(NA)和各种像差的校正技术直接决定了光刻机的分辨率。
对准系统(Alignment System): 确保掩模版与晶圆之间的精确对准,这是多层电路叠加的关键。
基座和移动平台(Stage and Metrology): 保证晶圆在曝光过程中的稳定性和精确移动。
控制系统(Control System): 整合以上所有部分,实现高效率、高精度的自动化生产。

2. SMEE在DUV光刻机上的进展

SMEE作为中国大陆在高端光刻机领域的核心企业,一直在努力追赶国际先进水平。

早期积累: SMEE早期通过引进和合作,在iline(365nm)、KrF(248nm)等成熟的DUV光刻机技术上积累了经验。
“一号工程”的突破: 众所周知,中国在推动半导体自主化过程中,国家投入了巨大的资源支持“一号工程”,旨在攻克光刻机等关键设备。SMEE是这一计划的核心执行者。
SMEE 28nm DUV光刻机: 关于SMEE在28nm DUV光刻机上的进展,公开的、被广泛报道的成果是其EUV光刻机项目(如果SMEE真的有EUV项目,那将是极其重大的突破),但就DUV而言,SMEE已经成功交付了193nm DUV光刻机,并且理论上具备制造28nm节点的能力。
关键技术国产化: SMEE的目标是实现DUV光刻机的关键零部件的国产化。这包括光学镜头、光源、精密运动平台等。
上海微电子的SM系列: SMEE旗下有SM系列的光刻机产品,例如SM4000系列,据信已经能够满足一定工艺节点的需求。
28nm节点的定义: 需要明确的是,“28nm”这个节点代表的是一个工艺家族,不同的“flavors”或者“generation”在制程上会有差异。通常,28nm可以采用193nm DUV光刻机,配合多重曝光(Multipatterning)等技术来实现。

3. 制造28nm DUV光刻机的挑战

尽管SMEE取得了重要进展,但要成功制造出达到28nm工艺能力的DUV光刻机,并实现大规模量产,仍然面临巨大的挑战:

光学系统的精度: 28nm工艺对光学系统的分辨率、像差控制提出了极高的要求。这需要使用数值孔径(NA)更高的镜头,并且对镜头的制造精度、材料纯度、表面光滑度有着近乎苛刻的要求。制造如此高精度的透镜(通常是石英和氟化钙的组合)是一个极其复杂且耗时的过程。
光源的稳定性与寿命: 193nm ArF准分子激光器需要极其稳定的输出功率和极长的寿命,同时对波长稳定性也有要求。这涉及到气体混合、放电控制、光学腔体设计等多个精密环节。
精密运动与对准: 晶圆在曝光过程中的移动和对准精度需要达到纳米甚至亚纳米级别。这需要高精度的直线电机、传感器和控制算法。
关键零部件的国产化: 核心的镜头、光源、精密控制单元等,往往是国外少数几家公司(如ASML、Zeiss)的独家技术。SMEE需要突破的不仅仅是组装,而是从设计到制造、再到验证的完整链条的国产化。
多重曝光技术的复杂性: 即使是DUV光刻机,要达到28nm的精度,也往往需要依赖先进的干涉光刻(Immersion Lithography)和多重曝光技术(如双重图形化、四重图形化)。这些技术不仅对光刻机本身提出了更高的要求,也增加了芯片制造的复杂度和成本。
可靠性与良率: 实验室里验证成功,与在晶圆厂实现稳定、高良率的大规模生产是两个完全不同的概念。光刻机作为核心制造设备,其可靠性、维护便利性、以及长期的稳定性都是至关重要的。

4. 结论:可能性与现实

综合来看:

理论上,SMEE有能力基于193nm DUV技术制造出可以支持28nm工艺的光刻机。 鉴于其背后的国家投入和战略目标,以及其在DUV领域多年的积累,这是发展方向。
但是,要达到国际顶尖水平,并且能够实现大规模、高效率、高良率的量产,SMEE还有很长的路要走。 尤其是在核心零部件(如高NA镜头、稳定光源)的国产化和集成方面,仍然存在巨大的挑战。
目前公开报道中,关于SMEE是否已经“完全自主”生产出达到“商用级”28nm DUV光刻机并投入大规模生产,信息并不明确。 很多时候,所谓“28nm能力”的实现,可能是在特定条件下的验证,或者是通过引进和集成部分国外先进技术部件来实现。

总而言之,SMEE在DUV光刻机领域取得了令人瞩目的进步,正在逐步突破关键技术瓶颈。制造出28纳米能力的DUV光刻机是其明确的目标,并且在技术路径上是可行的,但要实现与国际巨头在性能、可靠性、成本上的全面对标,以及实现成熟的量产能力,还有待时间和持续的投入。 这场技术攻坚战,需要的是耐心、创新以及对每一个细节的极致追求。

网友意见

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做肯定做的出啊,之前国家项目已经交付了一个所谓能做90的;只是单工台,过货能力只有每小时75片;

光源90/28是一样的,但是40开始就需要immersion了,也就是液浸润;

我个人觉得肯定能搞出一台来,这单纯的是工程问题;

但就因为是工程问题,不是说你搞一台出来,厂家就能马上用;机台和工艺的磨合,再加上反复提升改进,这时间要比一般人想的长的多

现在国内两家代工厂中芯和华虹,因为实际落后于台积电,所以真正开发同代工艺的时候,设备一般都比T要先进一代甚至两代;比如T开发第一代7的时候用的1985i,现在国内2050i都装机了,但工艺开发的怎么样呢?还要几年才能真正量产呢?

就现在28HK国内做的都比T还差一截;

然后你让换国产更差的机台,本来4,5年都没搞定的制程研发,直接奔10年去了。这就像本来就水平一般的赛车手,之前人家开法拉利,你开个柯尼塞克,也没跑过人家;现在要你换个国产吉利美人豹去和人家跑,你说结果如何?

正常一个工厂建厂,设备迁入,产能提升就需要2~3年的周期;这是在制程研发和设备OK的前提下。哪现在设备和制程都还没哪么OK,好多人觉得2~3年,或者5~6年解决问题的可能有多大?

搞是一定搞的出,但估计最后追上,要以十年为单位去计算;美国全面禁止华为可以以去年9月底为开始日期计算,虽然之前就已经开始了,只是后面逐步加码;现在才半年多,让我们等到后年9月的时候,回头看看哪些认为2~3年内能拿出备胎的想法多么荒谬!

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