《電子技術(shù)應(yīng)用》
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國產(chǎn)光刻機(jī)的艱難往事:給全套圖紙,中國人也造不出光刻機(jī)?

2023-02-12
來源:互聯(lián)網(wǎng)亂侃秀

如果大家關(guān)注光刻機(jī),一定在網(wǎng)上聽說過一句話,說是ASML嘲笑中國光刻機(jī)的:“就是給全套圖紙,中國人也造不出光刻機(jī)來?!?/p>

這句話究竟ASML有沒有說,就無從考證了。不過上海微電子的創(chuàng)始人&董事長兼總經(jīng)理賀榮明曾在公開場合表示,公司剛成立時,他帶隊去歐洲考察,說要造光刻機(jī)時,歐洲的光刻機(jī)專家確實(shí)說過這樣的話。

當(dāng)然,現(xiàn)在看起來,這句話就是笑話,因?yàn)樯虾N㈦娮右呀?jīng)造出了光刻機(jī),雖然精度還在90nm,但就是造了出來。

但從這句話,還是能夠看出,中國光刻機(jī)在過去,究竟有多難,歐洲對中國要造光刻機(jī),有多蔑視。

美國造出全球第一臺光刻機(jī)是在1961年,是美國的GCA公司造出來的,這是一臺接觸式光刻機(jī),曝光精度1um,線寬>3um,用于2~6寸的晶圓片。

而中國據(jù)說第一臺接觸式光刻機(jī)是在1966年左右造出來的,由中國科學(xué)院微電子研究所與上海光學(xué)儀器廠協(xié)作,造出了一臺65型接觸式光刻機(jī)。

后來美國在70年代,造出了接近式光刻機(jī),后來在70年代末又推出了分布式光刻機(jī)……

但當(dāng)時的中國實(shí)在底子薄,半導(dǎo)體也沒得到重視,差不多是0,又加上美國對中國實(shí)行技術(shù)封鎖,很多人連光刻機(jī)是什么都不知道,更不要說去造了。

所以很多年來,國內(nèi)一直停留在接觸式光刻機(jī),沒有新的進(jìn)展。更重要的是,當(dāng)時中國芯片制造也沒跟上時代,這臺接觸式光刻機(jī),也沒有大規(guī)模的應(yīng)用,更多是用于研究,和工業(yè)化生產(chǎn)沒有關(guān)系。

直到70年代末,中國科技界發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體越來越重要,而半導(dǎo)體離不開光刻機(jī),才明確提出要改進(jìn)光刻設(shè)備,盡快趕超世界先進(jìn)水平。

于是清華大學(xué)精密儀器系,中電科等科研機(jī)構(gòu)再次發(fā)力,大家紛紛開始研發(fā)新型光刻機(jī)。

據(jù)稱1980年清華大學(xué)的研發(fā)團(tuán)隊研發(fā)出了分布式投影光刻機(jī),而到1985年中電科45所也研發(fā)出了分布式投影光刻機(jī),其性能與美國GCA公司在1978年推出的差不多,也就是只落后了7年左右。

但還是像之前一樣,國內(nèi)的芯片產(chǎn)業(yè)本身就不發(fā)達(dá),研制出光刻機(jī),也是用于理論研究,根本就沒有放到晶圓廠大規(guī)模應(yīng)用,而脫離工業(yè)生產(chǎn)的光刻機(jī),產(chǎn)業(yè)化一直停滯不前,基本上是為了造而造,不是為了市場需要而造。

而80年代后,國內(nèi)又興起了一股引進(jìn)潮,說得不好聽一點(diǎn),就是“造不如買”,只要有錢,就可以從美國、日本、歐洲買到光刻機(jī),以及全套的芯片生產(chǎn)線,那還造什么造?

于是本來只落后幾年的光刻機(jī)技術(shù),以及國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè),在那10多年間,再次停滯不前了,被美國、歐洲、日本、韓國超過,并甩到了腦后。

直到1999年,科索沃戰(zhàn)爭爆發(fā),這場戰(zhàn)爭中,美國用電子信息技術(shù),癱瘓了南聯(lián)盟幾乎所有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

這讓國內(nèi)科技界真正重視起電子、信息、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)了,同時也轉(zhuǎn)變了思想,那就是“買不如造”,因?yàn)橘I的東西不是自己的,一旦和美國鬧翻,國家信息安全將面臨嚴(yán)重威脅。

于是研制先進(jìn)的光刻機(jī)再次被提出來,并被列入了“863重大科技攻關(guān)計劃”。

在2002年的時候,承擔(dān)攻堅項目任務(wù)的上海微電子裝備(集團(tuán))股份有限公司就這樣正式成立了,總經(jīng)理就是賀榮明,公司成立后,他就帶著技術(shù)團(tuán)隊去歐洲、美國考察學(xué)習(xí),歐洲專家很瞧不起他們,于是就說出了:給全套圖紙,中國人也造不出光刻機(jī)的話。

上海微電子成立后,想要造的光刻機(jī),是193nm光源的干式光刻機(jī),但此時已經(jīng)落后國際水平20多年了,因?yàn)橄衲峥怠⒓涯芤呀?jīng)在20多年前就研究193nm的光刻機(jī)了,正在向165nm進(jìn)發(fā)。

而ASML此時更是聯(lián)手臺積電,轉(zhuǎn)向浸潤式光刻機(jī),用水為介質(zhì),要跳過165nm,用水為介質(zhì),讓193nm光源直接等效于134nm光源的光刻機(jī)。

努力了5年,2007年上海微電子的光刻機(jī)研制成功,但核心器件主要來源于美國、歐洲等,美國對其進(jìn)行了禁運(yùn),所以雖然研制出來了,還是無法量產(chǎn),只是空中樓閣。

接下來的時間,上海微電子只能與國內(nèi)供應(yīng)鏈一起,攻關(guān)各種關(guān)鍵材料,實(shí)現(xiàn)國產(chǎn),擺脫對西方元件的依賴,這一努力又是10年,直到2016年,上海微電子193nm光源的90nm精度的干式光刻機(jī),才實(shí)現(xiàn)全面量產(chǎn)。

后來的故事大家都清楚,由于光刻機(jī)的核心元件、技術(shù)一直被封鎖,所以上海微電子的光刻機(jī)技術(shù),也一直沒有太多的進(jìn)步,目前最高精度為90nm。

更重要的是,光刻機(jī)的進(jìn)步必須要跟隨產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步,目前國內(nèi)的晶圓制造設(shè)備,基本上都是來源于西方,光刻機(jī)與其它設(shè)備是配套的,大家買ASML的、尼康的、佳能的,基本不用國產(chǎn)的。

再加上美國禁運(yùn)、技術(shù)限制,國產(chǎn)光刻機(jī)到現(xiàn)在,依然落后國外20年,可以說還沒有完全走出困境。

不過,現(xiàn)在大家都明白了一點(diǎn),那就是“買不如造”,只有自己擁有的,才能不被卡脖子,所以光刻機(jī)項目得到了前所未有的重視,一直在努力追趕。

更重要的是,芯片產(chǎn)業(yè)也清楚的明白,只有自己的才是能夠掌控的,也越來越多的使用國產(chǎn)光刻機(jī),讓其產(chǎn)業(yè)化。但說實(shí)話,要追上國際水平,還得繼續(xù)努力,并且可能還得許多年,得坐得住冷板凳才行。

       原文標(biāo)題 : 國產(chǎn)光刻機(jī)的艱難往事:給全套圖紙,中國人也造不出光刻機(jī)?



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