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中微突破5nm工艺,可以解除华为困局吗?

2021-04-15 09:10
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不知从何时起,国人越来越关心半导体产业。10nm、7nm、5nm 工艺挂在嘴边,光刻机台积电中芯国际等名词也是张口即来。

特别是当华为被列入实体清单以后,越来越多的人开始对芯片产业链产生浓厚的兴趣。国内半导体行业何时能够赶上世界水平,成为大家最为关心的话题。

芯片生产需要代工厂制造晶圆,制造晶圆需要大量尖端设备。大部分对芯片生产过程一知半解的小伙伴,第一时间会联想到光刻机。诚然,光刻机在芯片生产中的作用无可替代,不过还有一种设备,重要性不亚于光刻机,它就是晶圆制造过程中不可缺少的刻蚀机。

光刻机技术阿斯麦一家独大,国内曾经传出上海微电子“造出”28nm 光刻机的新闻,可惜事后发现,只不过是一个毫无来源的假新闻。相比光刻机,国内刻蚀机领域发展速度惊人。前不久,中微公司董事长尹志尧透露,公司研发的等离子刻蚀设备已经进入客户 5nm 生产线。

5nm 工艺,世界第一

从中微公司之前发布的公告可以获知,中微公司长期与台积电保持合作关系。因此,基本可以推断,中微公司的客户基本可以断定为技术世界第一的台积电。

在晶圆制造领域,台积电技术明显领先于竞争对手,苹果A14 芯片、苹果M1 芯片、华为麒麟9000 芯片,纷纷采用台积电 5nm 制程工艺。中微公司等离子刻蚀设备进入台积电 5nm 生产线,说明其技术已经可以比肩国际巨头。

台积电对其采用的设备、材料供应商,并非单纯的上下游供应商,而是协同技术研发的合作伙伴。中微公司与台积电的合作,除了最新的 5nm 刻蚀机,还有 3nm 工艺同步验证。也就是说,5nm 刻蚀机才刚刚投入使用,中微公司 3nm 刻蚀设备就已经参与台积电 3nm 制程工艺研发。

未来一两年,等台积电 3nm 工艺成熟,中微公司就可以紧跟最新技术,为3nm 工艺提供刻蚀机。

刻蚀机不可或缺

事实上,刻蚀机并没有严格的7nm、5nm 区分,刻蚀机工作过程实际就是浸泡、侵蚀。

一种芯片,在设计完成之后首先在金属表面覆盖一层光刻胶,就形成所谓的晶圆。接着轮到光刻机登场,通过透镜把电路图案缩小到纳米级,然后照射到晶圆上。

最后,刻蚀机出场,将没有光刻胶的那部分金属溶解。溶解完之后,晶圆表面就变成了设计者想要的形状,芯片的雏形也就完成了。

▲ 刻蚀过程

从芯片制造过程可以看出,光刻需要多重曝光、透镜与光源都异常复杂,所以目前阿斯麦垄断高端光刻机。三星、台积电、英特尔等芯片制造巨头,全都得看阿斯麦脸色。

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