稍微有些芯片知识的人都知道,要制造芯片,离不开光刻机;要制造高端芯片,离不开EUV光刻机。提到EUV光刻机,我们不得不提ASML,因为只有ASML能生产这种设备,所以才奠定了ASML垄断高端光刻机的市场地位。

很多人看到这里,可能会一头雾水。芯片、光刻机、EUV、ASML这都是什么东西啊?感觉是在看天书。为了让大家能对芯片业有一个基本的了解和认识,下面老王来简单解释一下这些名词。

名词科普
什么是芯片?其实它是半导体元件产品的统称。你也可以理解为我们常说的集成电路(英文缩写IC),或称微电路(microcircuit)、微芯片(microchip)、晶片(chip),在电子学中是一种将电路(主要包括半导体设备,也包括被动组件等)小型化的方式,并时常制造在半导体晶圆表面上。(来源:百度百科)

芯片这个东西在我们的生活中已经无处不在了,在电子产品领域哪里都有芯片的身影。比如我们平时使用的各种手机、电脑、机顶盒、电视机,还有很多人工智能产品等等都有芯片。我们随便拆开一个电子产品,可能都会看到一块绿色的板子,上面嵌满了各种各样的元器件,这块绿色板叫做PCB板,芯片就在这块PCB板子上,往往用一块散热器盖住。

从外形上看,芯片是一块小方块,它的制作材料是硅。就在这小小的一片小方块上,聚集着大量的晶体管、集成电路。芯片周围延伸出很多的管脚,每一根管脚都有自己的作用。

什么是光刻机?它又叫掩模对准曝光机,曝光系统,光刻系统等,是制造芯片的核心装备。它采用的是类似照片冲印的技术,把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。(来源:百度百科)

通俗易懂地说,光刻机就是在制造芯片时不可或缺的工具,没有光刻机就没有芯片。
什么是EUV?它是光刻机的一种,中文名称叫极紫外光源。我们先了解一下光刻机的分类,通常按照光源,可分为紫外光源(UV)、深紫外光源(DUV)、极紫外光源(EUV)。从UV到DUV再到EUV,光源波长越来越短,波长越短,就表示光刻的刀锋越锋利,对于精度控制要求也就越高,技术越来越先进。

了解了以上的知识,我们就不得不提起这个ASML公司。
ASML中文叫阿斯麦尔,它是荷兰一家全球最大的半导体设备制造商之一。它的牛逼之处就在于目前仅有ASML一家可提供可供量产用的EUV光刻机,其中TWINSCAN系列是世界上精度最高,生产效率最高,应用最为广泛的高端光刻机型。

全球独一份,服不服?英特尔、三星和台积电这些全球著名的芯片制造商,都得乖乖地去买ASML的光刻机,不然想造出高端芯片,门都没有!

但是,一台EUV光刻机的造价约为1.2亿,非常昂贵。苹果的A12处理器和华为麒麟980芯片就是采用该设备制造的。

ASML公司在全球45nm以下的高端光刻机市场中占有80%的份额,目前全球只有ASML可以生产7nm、甚至5nm精度的光刻机。
一匹黑马突然杀出
而正当ASML捧着自己的金饭碗洋洋得意时,突然传出爆炸性消息,日本企业铠侠开发出了新型半导体工艺,这种新工艺不需要EUV,或者说可以绕开EUV而采用其他方法制造高端的7nm、甚至5nm的芯片。

据了解,这项技术就是日本铠侠研发的纳米压印微影技术(NIL)。日本铠侠公司于2017年开始研发这项技术,目前已经实现15nm芯片量产技术,接下来还在继续研发15nm以下工艺,它的目标就是5nm芯片,预计2025年实现。

如果一旦证实了这套新工艺的可行性,恐怕整个半导体行业会出现新的市场格局,这将会改写整个芯片行业的发展。
NIL技术对全球芯片业的影响
那NIL技术一旦成功将会对整个芯片制造业产生哪些影响呢?
1、将打破ASML的EUV光刻机垄断地位
恐怕ASML想破脑袋也没料到,ASML引以为傲的EUV光刻机再也不是全球独家生意了。一旦将来不用EUV光刻机也能够生产出高端芯片,可以预料到会冲击ASML的市场地位产生多么严重的冲击,这势必打破ASML在EUV光刻机上的垄断地位。

2、提供下一个芯片时代的新思路
NIL技术的出现很可能会改变现有的半导体生产模式。因为想要突破比5nm更精密的制程工艺,仅凭现有的材料和技术可能无法做到,所以我们不得不寻找新材料新工艺,这就为下一个芯片时代的到来提供了新思路。

3、将大幅减少生产设备成本
对比NIL技术和EUV技术,NIL可以带来更降低能耗,减少生产设备成本。一台EUV光刻机造价1.2亿美元,而NIL技术可以减少40%的设备投资成本,并降低10%的耗电量。
其次NIL电路精细程度可和5nm相媲美,达到和EUV几乎一致的精密程度。

基于以上三点,可以想象,在不久的将来,芯片行业将会迎来一次新技术革命,这将让全球的芯片制造迈入一个新时代。
中国芯片发展状况
我国在芯片制造尤其是高端芯片方面一直都相对落后,长期以来都是制约我们的卡脖子技术。说到底,就是EUV光刻机!尽管是荷兰ASML能够生产EUV光刻机,但它自己也做不了主,受漂亮国的限制不允许轻易卖给我们。
而让人欣慰的是,2021上半年,我国中芯国际冲破重重封锁,耗资1.2亿购得ASML的7nm的EUV光刻机。

而且近日,我国的光刻机研发又取得一项新突破,长春光机所成功突破了光刻机核心部件“光学投影物镜”制造关键技术,它可是制造EUV光刻机的最核心的四大模块之一,它的突破将使我们的国产EUV光刻机更进一步。

经常会听见有人说,没有任何一个国家可以单独制造出EUV光刻机。ASML也曾放言,即使给我们图纸我们也造不出EUV光刻机。但是,按目前我国的科技发展速度,恐怕要让他们失望了,可能用不了多少年我们就一定会有所突破,或许我们也将找到绕过EUV的新工艺,这将彻底解决我国高端芯片卡脖子的问题!

我相信,只要我们全国人民上下一心,没有我们中国人办不到的事!
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