科益虹源(中国需要几年能研制出媲美荷兰阿斯麦的EUV极紫外光刻机)
专栏
2023-11-29 21:02
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目录- 科益虹源,中国需要几年能研制出媲美荷兰阿斯麦的EUV极紫外光刻机?
- 亦庄芯片企业有哪些?
- 华为是否研究光刻设备?
- 华为为什么要倾力保住海思?
- 华为手机销量跌入other华为出卖手机业务的可能性有多少?
- 中国芯需要多久才能造出来?
- 华为是否已经进入了研发光刻机阶段?
科益虹源,中国需要几年能研制出媲美荷兰阿斯麦的EUV极紫外光刻机?
难说啊!
要知道ASML公司,在1991年就研制出了制程工艺包含90纳米的,步进投影式DUV光刻机。而在2017年研制出了,制程工艺在7纳米的,第三代极紫外EUV光刻机。
也就是说,ASML公司用了26年,才从步进投影式DUV光刻机,突破到极紫外EUV光刻机。
而我国在2007年就研制出了制程工艺可达90纳米的步进投影式DUV光刻机,截止到目前为止,还没有见到国产浸没式DUV光刻机出现,那就更不要说,研发出极紫外EUV光刻机了。
即便按照ASML公司的发展历程,从理论上来看,那也需要到2033年才可以研制出极紫外EUV光刻机。
当然了,以上只是按照ASML公司的发展历程简单的推算,真实情况是肯定有差别的。
至于究竟到哪年,才可以研制出自己的极紫外EUV光刻机,现在还很难说啊!
只不过可以肯定的是,研制出极紫外EUV光刻机的时间要么早于2033年,要么晚于2033年。究竟到哪年,还是让我们拭目以待吧!
或许随着量子芯片,碳基芯片,光子芯片的发展,我国可以弯道超车,避开传统光刻机的发展模式,直接走到新兴芯片的生产制造上。
言归正传,在光刻机制造上,我国面临的问题与ASML是截然相反的。
要知道ASML是集合了美国,德国,日本,英国,欧洲等各发达国家的顶尖科技,才制造出的光刻机。
而我国只有靠自己,光刻机的任何一个部件,都要立足于国内来完成研发。而且,国外还对我国进行严密的封锁,也签署了专门禁止对我国出口高科技技术的《瓦森纳协定》。
如此一来,最直接的结果就是:我国的高科技VS全球的高科技。况且,这还是在我国与光刻机有关的高科技,不如国外发达国家的前提下进行的。由此可见,极紫外EUV光刻机的研发,难度是地狱级别的。
可想而知,我国独立研制出极紫外EUV光刻机的难度系数有多高。
难度系数高归高,与做不做的到是两回事。俗话说,世上无难事,只怕有心人。我国向来拥有迎难而上的决心和毅力,相信研制出极紫外EUV光刻机只是时间问题而已。
毕竟在20年前,谁曾想到20年后的今天,我国的科技会发达到这个程度。先后出现了:蛟龙号深潜器,奋斗者号载人深潜器,复兴号高速列车,天宫空间站,北斗导航系统,量子通讯卫星,量子芯片,特高压输电,歼20隐身战斗机,运20大型运输机,直20直升机,055型万吨驱逐舰,山东号航空母舰。
这一切,在20年前是根本就不敢想的,甚至在10多年前也是不敢想的。但是,这一切,就真真切切的成为了现实。所以说,没有可以难倒我国的技术,因为我国有着迎难而上的传统和决心。相信,在极紫外EUV光刻机上,也会尽快研制出来的。
那么,我国现有的技术,与国际上的差距有多大呢。
ASML极紫外EUV光刻机使用的先进部件采用了波长为13.5纳米,功率为250W的激光等离子体光源。
有关于极紫外光源,一共发展了三代。第一代:放电等离子体(DPP);第二代:激光辅助放电等离子体(LDP);第三代:激光等离子体(LPP)。
可见ASML的极紫外EUV光刻机使用的就是由Cymer公司研发的第三代光源,该光源有两大特点:
第一,功率高,250W。只有光源的功率足够高,在被十多个反射镜反射吸收之后,剩下的功率足够高才能够进行光刻。另外光刻机光源的功率越高,芯片刻录速度也就越快。
第二,波长短,13.5纳米。众所周知,光刻机的光源波长与最小制程工艺息息相关。由于芯片的制程工艺和光刻机的曝光分辨率有着密切的关系,曝光分辨率越高,制程工艺也就越小,反之月越大。而光刻机的曝光分辨率又和光源的波长息息相关,当然光源的波长越短,曝光分辨率也就越高。光源波长越短,芯片制程工艺的纳米数就可以做到越小。
总而言之,极紫外EUV光刻机需要的光源,是波长短,功率大。
多片极其光滑的反射镜EUV光刻机与DUV光刻机的镜头组是不同的。DUV光刻机用的是透镜组,而EUV光刻机用的是反射镜。
为了使光源被反射后,还具备较高的聚合性和较大的功率,对反射镜的粗糙度有较高的要求。ASML的极紫外EUV光刻机,使用的是德国蔡司公司研制的反射镜。这些反射镜的表面镀了近百层由钼和硅制成薄膜,而薄膜的粗糙度控制在0.05纳米,难度还是相当大的。
超高精度的双工件台过去的光刻机使用的是单工件台,一个工件台完成测量,刻录等所有工作。那么,效率自然就很慢。使用单工件台的光刻机,一个小时可以处理80片晶圆。
而双工件台,是将光刻前得准备工作,和光刻分隔开来。即,一个工件台上的晶圆在做曝光时,另一个工件台对晶圆做测量等曝光前的准备工作。当第一个工件台的曝光工作完成之后,两个工件台交换位置和职能 这样一来,就可以提高光刻机的生产速度,使用双工件台的光刻机,每小时可以处理200片晶圆。相单工件台而言,那生产效率提高了3倍。
ASML的极紫外EUV光刻机所用的Twinscan双工件台,的运动精度误差控制在1.8纳米。
综合来看,光源,双工件台,反射镜是光刻机的三大部件,只要解决了这三大部件,剩下的控制台,掩膜台相对来说就比较容易了。
我国光刻机部件的进度我国目前最先进的光刻机,就是最小制程工艺为90纳米的步进投影式DUV光刻机。距离ASML的极紫外EUV光刻机还有很远的距离。
光源国内研发光源的主要有科益虹源,哈工大,华中科技,上海光机所等。
目前来看,我国已经制造出来第三代光源→波长为248纳米,重复频率为4000hz,功率为40W的氟化氪(KrF)激光器。当然了,这是在2020年完成的,至于今天达到了那个程度,还难以确定。
不过,国外类似的光源是在上世纪80年代研发出来,可想而知,这之间的差距有多大。不过Krf光源只适合制程工艺在100纳米以上的光刻机使用,而我国的光刻机最小的制程工艺为90纳米。想必还是研制出了波长为193纳米的第四代Arf光源。
当然了,国内有研发DUV光刻机的光源公司,也有研发EUV光刻机光源的企业。像哈工大研发的第一代放电等离子光源。
综合来看,在光源上与国际领先水平仍然有较大得差距。
反射镜我国研究光刻机镜头的有国望光学,长春光机所。国望光学已经研制出了,适合步进投影式DUV光刻机使用的透镜,否则国内90纳米制程工艺的光刻机的物镜系统从哪里来的呢。
只不过,在极紫外EUV光刻机使用的反射镜上,国内并没有研制出实物,也没有相关的报道出现。只不过,据最新的资料显示,光点技术研究所,与中国科学院高能物理研究所合作,研发的200 毫米口径内平面镜的,加工粗糙度优于 0.3 纳米。
而在2021年,中科科仪所研发出了真空镀膜设备,该设备可以将膜厚的精度控制在0.1纳米以内,应该可以用于反射镜的镀膜。
综合来看,国内反射镜技术,与德国的蔡司公司,日本的JECT公司的反射镜差距依然挺大的。
双工件台我国研发双工件台的主要就是华卓精科,其已经交付客户的DWS系列双工件台,可以被用于Arf干式光刻机。该双工件台采用了磁悬浮平面电机驱动,多轴激光干涉位移测量技术。使得运动平均偏差为4.5纳米,运动标准偏差为7纳米,最大速度为1.1米/秒,最大加速速度为2.4g。
正在研发DWSI系列,同样采用了磁悬浮平面电机驱动,不过换成了平面光栅干涉位移测量技术。使得运动平均偏差为2.5纳米,运动标准偏差为5纳米,最大速度为1.5米/秒,最大加速速度为3.2g。
即便是在研发中的双工件台,距离ASML极紫外EUV光刻机使用的双工件台也有差距。
目前来看,我国EUV光刻机的所需要的部件,都尚未达到满足使用的程度。所以说,国产极紫外EUV光刻机还是需要时间来等待的。就是等待各种部件达到商业化的程度,也只有各种部件都齐全了,国产极紫外EUV光刻机才可以顺利的下线 。
上文也说了,至于何时才能看到国产极紫外EUV光刻机,还很难说啊!
亦庄芯片企业有哪些?
北京经开区已形成以中芯国际、北方华创为龙头,包括设计、制造、封装测试、装备、零部件及材料等完备的集成电路产业链,产业规模占北京市集成电路产业规模的1/2。
同时,北方华创、屹唐半导体、中电科、华卓精科、国望光学、科益虹源、东方晶源等一批集成电路装备企业均在亦庄聚集,经开区已成为全国最重要的集成电路装备产业集聚区。
华为是否研究光刻设备?
是的,华为作为全球领先的信息通信技术解决方案提供商,积极投资研发,涵盖了各种领域的技术和设备,光刻设备也是其中之一。光刻设备是半导体制造过程中至关重要的设备,用于将芯片设计图案投影到硅片上,是芯片制造过程中的关键工艺之一。
华为在半导体技术领域有较强的自主研发能力,并在中国境内建立了多个研发中心和实验室,专注于半导体材料、工艺、设备等方面的研究与开发工作。其中涉及到光刻设备相关技术的研究也是一部分。
需要注意的是,华为一直致力于推动自主创新和自主研发,将新一代信息技术与传统制造技术相结合,提升芯片制造工艺和设备的水平,以满足自身的需求,并提供给全球的客户和合作伙伴。
华为为什么要倾力保住海思?
答案非常简单——一个连海思都保不住的华为必然倒下!
毫无疑问!
海思麒麟之于华为,就好像三星猎户座之于三星,苹果A系列芯片之于苹果!
世界前三的手机品牌,都拥有自研的手机芯片!
这是核心竞争力,这是差异化,不必像一大堆用高通、联发科的手机企业抢首发!
用时下热门的词语来形容的话,就是“内卷”。
大家说华为能不保海思吗?
我相信在华为人的心里,根本没有“保”或“不保”这二个选项。
是的,营收暴跌88%!跌出世界前十大芯片设计公司!
那又如何?
海思是一出生就世界前十吗?
跌倒了就不能站起来吗?
华为人难道不知道任正非所说的“从泥坑里爬起来的都是圣人!”吗?
(一)海思是怎样的一家公司?
海思半导体是一家半导体公司,成立于2004年10月,前身是创建于1991年的华为集成电路设计中心。海思公司总部位于深圳,总裁是何庭波,女中豪杰。
海思设计产品:手机Soc芯片麒麟,连接类芯片(基带芯片巴龙,基站芯片等),服务器芯片鲲鹏,AI芯片昇腾、凌霄,还有视频芯片鸿鹄等等。其中在安防监控领域,华为海思经过十多年的深耕,全球市场份额甚至达到90%之多。
海思大事记(移动处理器篇)
2009年 华为海思第一款手机终端处理器——K3。这是卖给山寨机的,没有成功。
2012年 发布第一代四核手机处理器芯片K3V2,40纳米制程,恶评如潮,销量极差。
2013/uploads/title/20231120/655a58fee5345.jpg2014 海思先后发布麒麟620及麒麟910。反响平平。
2014年 麒麟925、930芯片推出,麒麟芯片才逐渐被大家所接受,可以用了。
2015年 麒麟950推出,这是真正意义上的高端芯片,在cpu上站在了世界最高峰,但是Gpu相比高通依然差距巨大,意味着打游戏的话,不是好选择。
2016年 麒麟960推出,GPU较上一代提升180%,但依然有差距。
2017年 麒麟970芯片设立了专门的AI硬件处理单元—NPU,后被高通及苹果采用。
2018年 麒麟980推出,同年高通骁龙810翻车,被称为火龙810。
2019年 麒麟990,与高通平起平坐。
2020年 麒麟9000,世界上最好的手机soc。
海思——一家历经艰辛,一路走来跌跌撞撞但从未放弃的公司,一家已经站在芯片设计最顶峰的世界级公司!
(二)海思——华为的备胎
不需要说什么,海思总裁何庭波的信可以说明一切。
(三)海思还有没有未来?
我的答案是——无比光明。
海思现状是被华为养着,和以前一样,既然已经养了十多年了,再继续养着有什么不好呢?
近期,华为轮值董事长徐直军透露制裁之下海思的现状:
海思本身是华为芯片的设计部门,我们对它没有盈利的诉求。只要我们养得起,我们就能养着这支队伍继续向前,他们可以不断做开发,为未来做些准备。
海思仍然是世界上最顶级的芯片设计公司,所有业务保留,人才保留,设计保留,3纳米手机芯片依然在设计中,只是无法制造而已。
有永恒的黑夜吗?没有!
目前国内上海微电子纯国产技术能做到28纳米的芯片制造,但是能做到和能大量连续制造,稳定良率制造,低成本制造是两码事,这也是华为难,海思难的原因。
而5g耗能大,至少要7纳米才能用于5g芯片上。
华为目前采用了扶植国内产业链的办法:成立哈勃投资,比如入股科益虹源(光刻机三大核心技术光源系统);也投人,派出精兵强将帮助国内企业提升业务水平;给订单,你生产出来哪怕略微有点差,但是我也用,比如京东方。
除了华为自身的努力,更重要是的——半导体产业的自主可控,是国家意志!
国务院发布的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》提出目标:我国在2025年芯片的自给率要达到70%!
国家已经把大力支持规划、发展半导体产业写入正在制定的“十四五”规划,而且还正式出手,“集成电路”成一级学科!
据有关数据,我国在2014年的相关资本只有15亿美元,到2018年直接涨到了110亿美元。110亿美元是什么概念呢?这个数字已经超过了欧洲和日本企业在半导体行业的投入总和。
国家集成电路产业投资基金(也即“大基金”) 应运而生。在2014年启动一期投资后,10月22日,国家集成电路产业投资基金二期股份有限公司(下称大基金二期)正式注册成立,注册资本高达2041.5亿。
这意味着,中国大陆半导体产业将迎来新一轮资金扶持——按照1∶3的撬动比计算,大基金二期有望撬动社会资金约6000亿元。
华为和海思还需要蛰伏3到5年,等待国内产业链成熟。
海思未来一片光明,麒麟必将王者归来!
华为手机销量跌入other华为出卖手机业务的可能性有多少?
2021年一季度手机的全球出货量出来后,很多关心华为的朋友发现,华为手机销量跌入“Others”了,与之前的前三名回首告别了。
而小米则成为第三,也是小米第一次取得这么好的成绩,随后跟进的是OPPO、vivo等国内品牌。
去年,华为已将荣耀手机业务全部出售,不在持有荣耀的任何股份。而将华为手机业务保留下来,这是一个很理智、绝妙的做法,至少从目前看来就是这样的。
2021年6月2日,华为正式发布HarmonyOS 2 操作系统,并发布了搭载HarmonyOS 2 操作系统的华为Mate 40 Pro 4G版、华为Mate 40E、华为nova8 Pro 4G版等4G手机。
而鸿蒙系统的目标是2亿台的华为设备搭载,到明年的一季度完成“百”机焕新计划,将近百款华为、荣耀手机升级到HarmonyOS 2。
可以说,为了鸿蒙系统的未来,华为是不会放弃手机业务的,而且华为手机也只有在华为公司才能展现出华为手机的魅力所在。
因此,华为是绝不会将手机的业务出售,这也是很多的业内人士分析认为的。
华为手机如今的困境是高端芯片的制造以及相关产品的授权。但是华为一直在解决,并做出了很大的成绩。这次的鸿蒙系统发布就是应对安卓的。但又在安卓的平台上更进一步,以“万物互联”为发展方向。
有消息说,华为的旗下的哈勃投资公司开始投资光刻机领域,是入股了由中科院微电子所控股的科益虹源公司。
看来,这是华为自己要解决芯片制造的难题,而其投资的科益虹源核心业务就是光刻机的光源系统。
虽然华为不会将手机业务出售,但是新机的发布节奏和款式会有所减慢、变少,这是没办法的事情,只能接受了。
小结:
1、华为是不会出卖手机业务的,并将继续推出新机,华为P50在6月2日的发布上也亮相,相信不久后将发布。
2、华为手机在华为的手中才能发挥出应有的魅力,也是联系大众用户的桥梁之一。
中国芯需要多久才能造出来?
首先,中国一直有“芯”,而且一直都可以制造。题目想说的可能指的是高端芯片,就是14nm制程工艺以下的芯片。比如目前华为领先全球的手机处理器,如麒麟990、麒麟985、麒麟820等SOC,这些7nm制程工艺的芯片,华为能够设计但是要由台积电代工生产,中国大陆企业目前还是不能生产的。
目前7nm及更先进制程工艺的芯片生产商主要就是台积电、三星。
国内领先的中芯国际刚刚可以生产14nm制程工艺的芯片了,这就是华为麒麟710A芯片。因此中国大陆芯片生产能力已经达到14nm制程工艺,但是华为最新的移动处理器麒麟1020 SOC采用的是5nm制程工艺,这只有台积电可以生产,大陆所有企业都还没有这个生产技术。
制约中国大陆企业芯片生产技术提升的一个最重要原因,是西方国家长期对中国的科学技术封锁政策。对芯片制造影响最大的就是荷兰的ASML公司不卖给中国先进的极紫外光刻机,生产14nm制程工艺以下的芯片必须使用这种光刻机。
因为西方国家特别是美国必定会长期坚持对中国的科技封锁,短期内中国能买到最先进的极紫外光刻机的可能性很小。因此中芯国际等中国公司都在积极研发有别于目前技术体系的芯片生产技术,以突破这种封锁,找到我们芯片自主生产的路子。
比如中芯国际最新研发的N+1和N+2工艺,就非常接近目前在产的先进7nm工艺。最关键的是中芯国际的这项技术不需要荷兰的极紫外光刻机,如果我们能完全攻克7nm芯片生产技术,那将大大减轻芯片领域发展的瓶颈压力。
尽管华为麒麟1020 SOC采用5nm制程工艺并且已投产,四季度将随mate40系列旗舰手机上市。而且华为更新的移动芯片甚至将采用3nm制程工艺,但是这些芯片毕竟只占整个芯片市场的极小比例,而且主要是用在先进的手机上,更多的涉及到国计民生的大量芯片,有7nm就足够了。
总的来看,中国大陆企业的芯片生产技术落后于台积电、三星三代左右,整体差距还较大。而且还受制于极紫外光刻机的封锁,短期内赶上最先进芯片生产技术还很难。但是如果我们逐步实现7nm左右制程工艺芯片的国产化,就能解决绝大部分的芯片生产需求了。
现在政府也加大了各方面的资源投入,推动整个芯片行业的发展提速。相信明年应该基本实现7nm制程工艺芯片的国产化突破,2年左右应该可以规模化量产。
而这与代表最先进芯片生产技术的台积电差距大概还是二代(明、后年台积电应该能实现3nm制程工艺),在这个空白期如果美国执意限制台积电给华为的代工,那可能3/uploads/title/20231120/655a58fee5345.jpg4年内华为高端麒麟芯片将找不到生产厂,但是华为绝对不可能放弃高端麒麟芯片的设计,肯定是一边设计以便寻求各种可能的生产机会。
要想全面赶超国际芯片生产技术,中国可能需要至少3/uploads/title/20231120/655a58fee5345.jpg5年时间。这期间可能最大的影响是用不上使用华为最先进芯片的旗舰手机,其它方面影响并不是很大。
随着中国芯片产业技术的加快发展,以及政府与美国的博弈随时也可能取得成效,那时华为高端芯片随时还是可能恢复生产的。
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华为是否已经进入了研发光刻机阶段?
华为芯片都已经在生产了,光刻机肯定是有了。这不过这个光刻机跟你想象的可能并不同。
我们知道,两年前,美国开始制裁华为。
那会华为的海思麒麟芯片是在ARM架构公版的基础上自己设计的。华为只做芯片设计,芯片生产由别人代工。在被制裁之前,华为海思芯片设计出来的产品已经可以比肩第一线的其他手机芯片,像高通、苹果等,虽然可能有些差距,但也不算太远。
美国认为只要禁止华为使用设计芯片的EDA软件,把华为的芯片设计能力限制住了,就是蛇打七寸了。要知道设计芯片所用到的EDA软件是被美国垄断的,我们国内没有一款芯片设计软件能用来设计高端的手机芯片。
因此,美国第一轮制裁华为的主要方式就是禁止华为使用美国的芯片设计EDA软件,以及使用GMS。
然而效果并不大,因为华为海思已经设计出当时技术前沿的芯片,如麒麟9000等。华为拿已经设计完成的芯片给代工厂去生产,还可以维系很长一段时间。让美国一招致华为于死地的想法落空。
因此美国进行了后续几轮制裁,给华为加上了一道道紧箍咒。比如禁止台积电、中芯国际等芯片代工厂给华为生产芯片。
然后美国又发现华为通过大量采购芯片增加库存,以延长制裁下的生存时间。美国当然是难以接受的,他们经过研究,最后还是发现华为准备不足的地方。所谓不足的地方,就是一些关键的半导体小零件,比如电容、电阻、光感零件等等,世界上没有一家企业能全部种类生产的。华为在备货的时候,可能觉得比起手机CPU芯片的重要性,这些小零件觉得不重要,以后需要的话也容易采购,也就忽视了。没想到美国连这些小零件都不给华为,根本目的就是不然华为生存下来。
每一轮制裁都是事先对华为进行仔细研究分析后作出的决定。效果也明显,几轮制裁下来,华为凑不齐生产手机的所有配件,手机销量直线下跌,基本上把手机市场让出去了。
然而,手机虽然在近几年为华为贡献了一半以上的利润,但华为的基本盘并不是在手机上 ,而是在于华为起家的业务上——通讯设备,2G、3G、4G、5G基站设备,以及交换机等等。
在华为做手机之前,华为已经连续几年是通讯设备行业的全世界第一。而美国的几轮制裁之后,也影响到华为的通讯设备业务,要知道5G也是要用到芯片和其他半导体配件的。被制裁之下,华为海外的5G订单能否完成都成了问题。这也是后来国外客户撤销订单的原因之一。
如果是让华为在通讯设备和手机进行二选一,华为肯定选通讯设备的。毕竟华为是先有了通讯设备,后有手机业务的。这是一个先有鸡,还是先有蛋的选择题。因此华为先要拯救的、要保住的是通讯设备。
还有一个因素,通讯设备对芯片和配件的要求没有手机那么高。手机芯片工艺现在有7、5、3纳米的要求,而通讯设备并没有要求这么精细。关键是国内也没这方面的技术,目前国内28纳米及一下的所有技术都离不开美国的技术,因此华为不可能现在生产28纳米及以下的芯片。
网上看到华为在2020年7月份招聘光刻工艺工程师,就认为华为要做光刻机了。
然而这个光刻机可能跟想象的不同,并不是做手机芯片的,而是为了生产通讯设备的芯片。
好消息还是有的。第一轮制裁的EDA软件,华为自己设计了一个基于40纳米的芯片设计软件工具(EDA TOOL)。
目前,华为已经开始在武汉生产的40纳米的芯片了。生产出来的芯片将用在华为的基站和其他通讯设备上。而整个生产线是去美国化的,全部实现国产化。
并且计划在不久后升级到28纳米工艺。我想,以华为的速度,40、28纳米工艺完成之后,14、10纳米并不会太远。10纳米已经可以勉强用在手机上了。只要给华为时间,一切都不是问题。
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- 科益虹源,中国需要几年能研制出媲美荷兰阿斯麦的EUV极紫外光刻机?
- 亦庄芯片企业有哪些?
- 华为是否研究光刻设备?
- 华为为什么要倾力保住海思?
- 华为手机销量跌入other华为出卖手机业务的可能性有多少?
- 中国芯需要多久才能造出来?
- 华为是否已经进入了研发光刻机阶段?
科益虹源,中国需要几年能研制出媲美荷兰阿斯麦的EUV极紫外光刻机?
难说啊!
要知道ASML公司,在1991年就研制出了制程工艺包含90纳米的,步进投影式DUV光刻机。而在2017年研制出了,制程工艺在7纳米的,第三代极紫外EUV光刻机。
也就是说,ASML公司用了26年,才从步进投影式DUV光刻机,突破到极紫外EUV光刻机。
而我国在2007年就研制出了制程工艺可达90纳米的步进投影式DUV光刻机,截止到目前为止,还没有见到国产浸没式DUV光刻机出现,那就更不要说,研发出极紫外EUV光刻机了。
即便按照ASML公司的发展历程,从理论上来看,那也需要到2033年才可以研制出极紫外EUV光刻机。
当然了,以上只是按照ASML公司的发展历程简单的推算,真实情况是肯定有差别的。
至于究竟到哪年,才可以研制出自己的极紫外EUV光刻机,现在还很难说啊!
只不过可以肯定的是,研制出极紫外EUV光刻机的时间要么早于2033年,要么晚于2033年。究竟到哪年,还是让我们拭目以待吧!
或许随着量子芯片,碳基芯片,光子芯片的发展,我国可以弯道超车,避开传统光刻机的发展模式,直接走到新兴芯片的生产制造上。
言归正传,在光刻机制造上,我国面临的问题与ASML是截然相反的。
要知道ASML是集合了美国,德国,日本,英国,欧洲等各发达国家的顶尖科技,才制造出的光刻机。
而我国只有靠自己,光刻机的任何一个部件,都要立足于国内来完成研发。而且,国外还对我国进行严密的封锁,也签署了专门禁止对我国出口高科技技术的《瓦森纳协定》。
如此一来,最直接的结果就是:我国的高科技VS全球的高科技。况且,这还是在我国与光刻机有关的高科技,不如国外发达国家的前提下进行的。由此可见,极紫外EUV光刻机的研发,难度是地狱级别的。
可想而知,我国独立研制出极紫外EUV光刻机的难度系数有多高。
难度系数高归高,与做不做的到是两回事。俗话说,世上无难事,只怕有心人。我国向来拥有迎难而上的决心和毅力,相信研制出极紫外EUV光刻机只是时间问题而已。
毕竟在20年前,谁曾想到20年后的今天,我国的科技会发达到这个程度。先后出现了:蛟龙号深潜器,奋斗者号载人深潜器,复兴号高速列车,天宫空间站,北斗导航系统,量子通讯卫星,量子芯片,特高压输电,歼20隐身战斗机,运20大型运输机,直20直升机,055型万吨驱逐舰,山东号航空母舰。
这一切,在20年前是根本就不敢想的,甚至在10多年前也是不敢想的。但是,这一切,就真真切切的成为了现实。所以说,没有可以难倒我国的技术,因为我国有着迎难而上的传统和决心。相信,在极紫外EUV光刻机上,也会尽快研制出来的。
那么,我国现有的技术,与国际上的差距有多大呢。
ASML极紫外EUV光刻机使用的先进部件
采用了波长为13.5纳米,功率为250W的激光等离子体光源。
有关于极紫外光源,一共发展了三代。第一代:放电等离子体(DPP);第二代:激光辅助放电等离子体(LDP);第三代:激光等离子体(LPP)。
可见ASML的极紫外EUV光刻机使用的就是由Cymer公司研发的第三代光源,该光源有两大特点:
第一,功率高,250W。只有光源的功率足够高,在被十多个反射镜反射吸收之后,剩下的功率足够高才能够进行光刻。另外光刻机光源的功率越高,芯片刻录速度也就越快。
第二,波长短,13.5纳米。众所周知,光刻机的光源波长与最小制程工艺息息相关。由于芯片的制程工艺和光刻机的曝光分辨率有着密切的关系,曝光分辨率越高,制程工艺也就越小,反之月越大。而光刻机的曝光分辨率又和光源的波长息息相关,当然光源的波长越短,曝光分辨率也就越高。光源波长越短,芯片制程工艺的纳米数就可以做到越小。
总而言之,极紫外EUV光刻机需要的光源,是波长短,功率大。
多片极其光滑的反射镜
EUV光刻机与DUV光刻机的镜头组是不同的。DUV光刻机用的是透镜组,而EUV光刻机用的是反射镜。
为了使光源被反射后,还具备较高的聚合性和较大的功率,对反射镜的粗糙度有较高的要求。ASML的极紫外EUV光刻机,使用的是德国蔡司公司研制的反射镜。这些反射镜的表面镀了近百层由钼和硅制成薄膜,而薄膜的粗糙度控制在0.05纳米,难度还是相当大的。
超高精度的双工件台
过去的光刻机使用的是单工件台,一个工件台完成测量,刻录等所有工作。那么,效率自然就很慢。使用单工件台的光刻机,一个小时可以处理80片晶圆。
而双工件台,是将光刻前得准备工作,和光刻分隔开来。即,一个工件台上的晶圆在做曝光时,另一个工件台对晶圆做测量等曝光前的准备工作。当第一个工件台的曝光工作完成之后,两个工件台交换位置和职能 这样一来,就可以提高光刻机的生产速度,使用双工件台的光刻机,每小时可以处理200片晶圆。相单工件台而言,那生产效率提高了3倍。
ASML的极紫外EUV光刻机所用的Twinscan双工件台,的运动精度误差控制在1.8纳米。
综合来看,光源,双工件台,反射镜是光刻机的三大部件,只要解决了这三大部件,剩下的控制台,掩膜台相对来说就比较容易了。
我国光刻机部件的进度
我国目前最先进的光刻机,就是最小制程工艺为90纳米的步进投影式DUV光刻机。距离ASML的极紫外EUV光刻机还有很远的距离。
光源
国内研发光源的主要有科益虹源,哈工大,华中科技,上海光机所等。
目前来看,我国已经制造出来第三代光源→波长为248纳米,重复频率为4000hz,功率为40W的氟化氪(KrF)激光器。当然了,这是在2020年完成的,至于今天达到了那个程度,还难以确定。
不过,国外类似的光源是在上世纪80年代研发出来,可想而知,这之间的差距有多大。不过Krf光源只适合制程工艺在100纳米以上的光刻机使用,而我国的光刻机最小的制程工艺为90纳米。想必还是研制出了波长为193纳米的第四代Arf光源。
当然了,国内有研发DUV光刻机的光源公司,也有研发EUV光刻机光源的企业。像哈工大研发的第一代放电等离子光源。
综合来看,在光源上与国际领先水平仍然有较大得差距。
反射镜
我国研究光刻机镜头的有国望光学,长春光机所。国望光学已经研制出了,适合步进投影式DUV光刻机使用的透镜,否则国内90纳米制程工艺的光刻机的物镜系统从哪里来的呢。
只不过,在极紫外EUV光刻机使用的反射镜上,国内并没有研制出实物,也没有相关的报道出现。只不过,据最新的资料显示,光点技术研究所,与中国科学院高能物理研究所合作,研发的200 毫米口径内平面镜的,加工粗糙度优于 0.3 纳米。
而在2021年,中科科仪所研发出了真空镀膜设备,该设备可以将膜厚的精度控制在0.1纳米以内,应该可以用于反射镜的镀膜。
综合来看,国内反射镜技术,与德国的蔡司公司,日本的JECT公司的反射镜差距依然挺大的。
双工件台
我国研发双工件台的主要就是华卓精科,其已经交付客户的DWS系列双工件台,可以被用于Arf干式光刻机。该双工件台采用了磁悬浮平面电机驱动,多轴激光干涉位移测量技术。使得运动平均偏差为4.5纳米,运动标准偏差为7纳米,最大速度为1.1米/秒,最大加速速度为2.4g。
正在研发DWSI系列,同样采用了磁悬浮平面电机驱动,不过换成了平面光栅干涉位移测量技术。使得运动平均偏差为2.5纳米,运动标准偏差为5纳米,最大速度为1.5米/秒,最大加速速度为3.2g。
即便是在研发中的双工件台,距离ASML极紫外EUV光刻机使用的双工件台也有差距。
目前来看,我国EUV光刻机的所需要的部件,都尚未达到满足使用的程度。所以说,国产极紫外EUV光刻机还是需要时间来等待的。就是等待各种部件达到商业化的程度,也只有各种部件都齐全了,国产极紫外EUV光刻机才可以顺利的下线 。
上文也说了,至于何时才能看到国产极紫外EUV光刻机,还很难说啊!
亦庄芯片企业有哪些?
北京经开区已形成以中芯国际、北方华创为龙头,包括设计、制造、封装测试、装备、零部件及材料等完备的集成电路产业链,产业规模占北京市集成电路产业规模的1/2。
同时,北方华创、屹唐半导体、中电科、华卓精科、国望光学、科益虹源、东方晶源等一批集成电路装备企业均在亦庄聚集,经开区已成为全国最重要的集成电路装备产业集聚区。
华为是否研究光刻设备?
是的,华为作为全球领先的信息通信技术解决方案提供商,积极投资研发,涵盖了各种领域的技术和设备,光刻设备也是其中之一。光刻设备是半导体制造过程中至关重要的设备,用于将芯片设计图案投影到硅片上,是芯片制造过程中的关键工艺之一。
华为在半导体技术领域有较强的自主研发能力,并在中国境内建立了多个研发中心和实验室,专注于半导体材料、工艺、设备等方面的研究与开发工作。其中涉及到光刻设备相关技术的研究也是一部分。
需要注意的是,华为一直致力于推动自主创新和自主研发,将新一代信息技术与传统制造技术相结合,提升芯片制造工艺和设备的水平,以满足自身的需求,并提供给全球的客户和合作伙伴。
华为为什么要倾力保住海思?
答案非常简单——一个连海思都保不住的华为必然倒下!
毫无疑问!
海思麒麟之于华为,就好像三星猎户座之于三星,苹果A系列芯片之于苹果!
世界前三的手机品牌,都拥有自研的手机芯片!
这是核心竞争力,这是差异化,不必像一大堆用高通、联发科的手机企业抢首发!
用时下热门的词语来形容的话,就是“内卷”。
大家说华为能不保海思吗?
我相信在华为人的心里,根本没有“保”或“不保”这二个选项。
是的,营收暴跌88%!跌出世界前十大芯片设计公司!
那又如何?
海思是一出生就世界前十吗?
跌倒了就不能站起来吗?
华为人难道不知道任正非所说的“从泥坑里爬起来的都是圣人!”吗?
(一)海思是怎样的一家公司?
海思半导体是一家半导体公司,成立于2004年10月,前身是创建于1991年的华为集成电路设计中心。海思公司总部位于深圳,总裁是何庭波,女中豪杰。
海思设计产品:手机Soc芯片麒麟,连接类芯片(基带芯片巴龙,基站芯片等),服务器芯片鲲鹏,AI芯片昇腾、凌霄,还有视频芯片鸿鹄等等。其中在安防监控领域,华为海思经过十多年的深耕,全球市场份额甚至达到90%之多。
海思大事记(移动处理器篇)
2009年 华为海思第一款手机终端处理器——K3。这是卖给山寨机的,没有成功。
2012年 发布第一代四核手机处理器芯片K3V2,40纳米制程,恶评如潮,销量极差。
2013/uploads/title/20231120/655a58fee5345.jpg2014 海思先后发布麒麟620及麒麟910。反响平平。
2014年 麒麟925、930芯片推出,麒麟芯片才逐渐被大家所接受,可以用了。
2015年 麒麟950推出,这是真正意义上的高端芯片,在cpu上站在了世界最高峰,但是Gpu相比高通依然差距巨大,意味着打游戏的话,不是好选择。
2016年 麒麟960推出,GPU较上一代提升180%,但依然有差距。
2017年 麒麟970芯片设立了专门的AI硬件处理单元—NPU,后被高通及苹果采用。
2018年 麒麟980推出,同年高通骁龙810翻车,被称为火龙810。
2019年 麒麟990,与高通平起平坐。
2020年 麒麟9000,世界上最好的手机soc。
海思——一家历经艰辛,一路走来跌跌撞撞但从未放弃的公司,一家已经站在芯片设计最顶峰的世界级公司!
(二)海思——华为的备胎
不需要说什么,海思总裁何庭波的信可以说明一切。
(三)海思还有没有未来?
我的答案是——无比光明。
海思现状是被华为养着,和以前一样,既然已经养了十多年了,再继续养着有什么不好呢?
近期,华为轮值董事长徐直军透露制裁之下海思的现状:
海思本身是华为芯片的设计部门,我们对它没有盈利的诉求。只要我们养得起,我们就能养着这支队伍继续向前,他们可以不断做开发,为未来做些准备。
海思仍然是世界上最顶级的芯片设计公司,所有业务保留,人才保留,设计保留,3纳米手机芯片依然在设计中,只是无法制造而已。
有永恒的黑夜吗?没有!
目前国内上海微电子纯国产技术能做到28纳米的芯片制造,但是能做到和能大量连续制造,稳定良率制造,低成本制造是两码事,这也是华为难,海思难的原因。
而5g耗能大,至少要7纳米才能用于5g芯片上。
华为目前采用了扶植国内产业链的办法:成立哈勃投资,比如入股科益虹源(光刻机三大核心技术光源系统);也投人,派出精兵强将帮助国内企业提升业务水平;给订单,你生产出来哪怕略微有点差,但是我也用,比如京东方。
除了华为自身的努力,更重要是的——半导体产业的自主可控,是国家意志!
国务院发布的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》提出目标:我国在2025年芯片的自给率要达到70%!
国家已经把大力支持规划、发展半导体产业写入正在制定的“十四五”规划,而且还正式出手,“集成电路”成一级学科!
据有关数据,我国在2014年的相关资本只有15亿美元,到2018年直接涨到了110亿美元。110亿美元是什么概念呢?这个数字已经超过了欧洲和日本企业在半导体行业的投入总和。
国家集成电路产业投资基金(也即“大基金”) 应运而生。在2014年启动一期投资后,10月22日,国家集成电路产业投资基金二期股份有限公司(下称大基金二期)正式注册成立,注册资本高达2041.5亿。
这意味着,中国大陆半导体产业将迎来新一轮资金扶持——按照1∶3的撬动比计算,大基金二期有望撬动社会资金约6000亿元。
华为和海思还需要蛰伏3到5年,等待国内产业链成熟。
海思未来一片光明,麒麟必将王者归来!
华为手机销量跌入other华为出卖手机业务的可能性有多少?
2021年一季度手机的全球出货量出来后,很多关心华为的朋友发现,华为手机销量跌入“Others”了,与之前的前三名回首告别了。
而小米则成为第三,也是小米第一次取得这么好的成绩,随后跟进的是OPPO、vivo等国内品牌。
去年,华为已将荣耀手机业务全部出售,不在持有荣耀的任何股份。而将华为手机业务保留下来,这是一个很理智、绝妙的做法,至少从目前看来就是这样的。
2021年6月2日,华为正式发布HarmonyOS 2 操作系统,并发布了搭载HarmonyOS 2 操作系统的华为Mate 40 Pro 4G版、华为Mate 40E、华为nova8 Pro 4G版等4G手机。
而鸿蒙系统的目标是2亿台的华为设备搭载,到明年的一季度完成“百”机焕新计划,将近百款华为、荣耀手机升级到HarmonyOS 2。
可以说,为了鸿蒙系统的未来,华为是不会放弃手机业务的,而且华为手机也只有在华为公司才能展现出华为手机的魅力所在。
因此,华为是绝不会将手机的业务出售,这也是很多的业内人士分析认为的。
华为手机如今的困境是高端芯片的制造以及相关产品的授权。但是华为一直在解决,并做出了很大的成绩。这次的鸿蒙系统发布就是应对安卓的。但又在安卓的平台上更进一步,以“万物互联”为发展方向。
有消息说,华为的旗下的哈勃投资公司开始投资光刻机领域,是入股了由中科院微电子所控股的科益虹源公司。
看来,这是华为自己要解决芯片制造的难题,而其投资的科益虹源核心业务就是光刻机的光源系统。
虽然华为不会将手机业务出售,但是新机的发布节奏和款式会有所减慢、变少,这是没办法的事情,只能接受了。
小结:
1、华为是不会出卖手机业务的,并将继续推出新机,华为P50在6月2日的发布上也亮相,相信不久后将发布。
2、华为手机在华为的手中才能发挥出应有的魅力,也是联系大众用户的桥梁之一。
中国芯需要多久才能造出来?
首先,中国一直有“芯”,而且一直都可以制造。题目想说的可能指的是高端芯片,就是14nm制程工艺以下的芯片。比如目前华为领先全球的手机处理器,如麒麟990、麒麟985、麒麟820等SOC,这些7nm制程工艺的芯片,华为能够设计但是要由台积电代工生产,中国大陆企业目前还是不能生产的。
目前7nm及更先进制程工艺的芯片生产商主要就是台积电、三星。
国内领先的中芯国际刚刚可以生产14nm制程工艺的芯片了,这就是华为麒麟710A芯片。因此中国大陆芯片生产能力已经达到14nm制程工艺,但是华为最新的移动处理器麒麟1020 SOC采用的是5nm制程工艺,这只有台积电可以生产,大陆所有企业都还没有这个生产技术。
制约中国大陆企业芯片生产技术提升的一个最重要原因,是西方国家长期对中国的科学技术封锁政策。对芯片制造影响最大的就是荷兰的ASML公司不卖给中国先进的极紫外光刻机,生产14nm制程工艺以下的芯片必须使用这种光刻机。
因为西方国家特别是美国必定会长期坚持对中国的科技封锁,短期内中国能买到最先进的极紫外光刻机的可能性很小。因此中芯国际等中国公司都在积极研发有别于目前技术体系的芯片生产技术,以突破这种封锁,找到我们芯片自主生产的路子。
比如中芯国际最新研发的N+1和N+2工艺,就非常接近目前在产的先进7nm工艺。最关键的是中芯国际的这项技术不需要荷兰的极紫外光刻机,如果我们能完全攻克7nm芯片生产技术,那将大大减轻芯片领域发展的瓶颈压力。
尽管华为麒麟1020 SOC采用5nm制程工艺并且已投产,四季度将随mate40系列旗舰手机上市。而且华为更新的移动芯片甚至将采用3nm制程工艺,但是这些芯片毕竟只占整个芯片市场的极小比例,而且主要是用在先进的手机上,更多的涉及到国计民生的大量芯片,有7nm就足够了。
总的来看,中国大陆企业的芯片生产技术落后于台积电、三星三代左右,整体差距还较大。而且还受制于极紫外光刻机的封锁,短期内赶上最先进芯片生产技术还很难。但是如果我们逐步实现7nm左右制程工艺芯片的国产化,就能解决绝大部分的芯片生产需求了。
现在政府也加大了各方面的资源投入,推动整个芯片行业的发展提速。相信明年应该基本实现7nm制程工艺芯片的国产化突破,2年左右应该可以规模化量产。
而这与代表最先进芯片生产技术的台积电差距大概还是二代(明、后年台积电应该能实现3nm制程工艺),在这个空白期如果美国执意限制台积电给华为的代工,那可能3/uploads/title/20231120/655a58fee5345.jpg4年内华为高端麒麟芯片将找不到生产厂,但是华为绝对不可能放弃高端麒麟芯片的设计,肯定是一边设计以便寻求各种可能的生产机会。
要想全面赶超国际芯片生产技术,中国可能需要至少3/uploads/title/20231120/655a58fee5345.jpg5年时间。这期间可能最大的影响是用不上使用华为最先进芯片的旗舰手机,其它方面影响并不是很大。
随着中国芯片产业技术的加快发展,以及政府与美国的博弈随时也可能取得成效,那时华为高端芯片随时还是可能恢复生产的。
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华为是否已经进入了研发光刻机阶段?
华为芯片都已经在生产了,光刻机肯定是有了。这不过这个光刻机跟你想象的可能并不同。
我们知道,两年前,美国开始制裁华为。
那会华为的海思麒麟芯片是在ARM架构公版的基础上自己设计的。华为只做芯片设计,芯片生产由别人代工。在被制裁之前,华为海思芯片设计出来的产品已经可以比肩第一线的其他手机芯片,像高通、苹果等,虽然可能有些差距,但也不算太远。
美国认为只要禁止华为使用设计芯片的EDA软件,把华为的芯片设计能力限制住了,就是蛇打七寸了。要知道设计芯片所用到的EDA软件是被美国垄断的,我们国内没有一款芯片设计软件能用来设计高端的手机芯片。
因此,美国第一轮制裁华为的主要方式就是禁止华为使用美国的芯片设计EDA软件,以及使用GMS。
然而效果并不大,因为华为海思已经设计出当时技术前沿的芯片,如麒麟9000等。华为拿已经设计完成的芯片给代工厂去生产,还可以维系很长一段时间。让美国一招致华为于死地的想法落空。
因此美国进行了后续几轮制裁,给华为加上了一道道紧箍咒。比如禁止台积电、中芯国际等芯片代工厂给华为生产芯片。
然后美国又发现华为通过大量采购芯片增加库存,以延长制裁下的生存时间。美国当然是难以接受的,他们经过研究,最后还是发现华为准备不足的地方。所谓不足的地方,就是一些关键的半导体小零件,比如电容、电阻、光感零件等等,世界上没有一家企业能全部种类生产的。华为在备货的时候,可能觉得比起手机CPU芯片的重要性,这些小零件觉得不重要,以后需要的话也容易采购,也就忽视了。没想到美国连这些小零件都不给华为,根本目的就是不然华为生存下来。
每一轮制裁都是事先对华为进行仔细研究分析后作出的决定。效果也明显,几轮制裁下来,华为凑不齐生产手机的所有配件,手机销量直线下跌,基本上把手机市场让出去了。
然而,手机虽然在近几年为华为贡献了一半以上的利润,但华为的基本盘并不是在手机上 ,而是在于华为起家的业务上——通讯设备,2G、3G、4G、5G基站设备,以及交换机等等。
在华为做手机之前,华为已经连续几年是通讯设备行业的全世界第一。而美国的几轮制裁之后,也影响到华为的通讯设备业务,要知道5G也是要用到芯片和其他半导体配件的。被制裁之下,华为海外的5G订单能否完成都成了问题。这也是后来国外客户撤销订单的原因之一。
如果是让华为在通讯设备和手机进行二选一,华为肯定选通讯设备的。毕竟华为是先有了通讯设备,后有手机业务的。这是一个先有鸡,还是先有蛋的选择题。因此华为先要拯救的、要保住的是通讯设备。
还有一个因素,通讯设备对芯片和配件的要求没有手机那么高。手机芯片工艺现在有7、5、3纳米的要求,而通讯设备并没有要求这么精细。关键是国内也没这方面的技术,目前国内28纳米及一下的所有技术都离不开美国的技术,因此华为不可能现在生产28纳米及以下的芯片。
网上看到华为在2020年7月份招聘光刻工艺工程师,就认为华为要做光刻机了。
然而这个光刻机可能跟想象的不同,并不是做手机芯片的,而是为了生产通讯设备的芯片。
好消息还是有的。第一轮制裁的EDA软件,华为自己设计了一个基于40纳米的芯片设计软件工具(EDA TOOL)。
目前,华为已经开始在武汉生产的40纳米的芯片了。生产出来的芯片将用在华为的基站和其他通讯设备上。而整个生产线是去美国化的,全部实现国产化。
并且计划在不久后升级到28纳米工艺。我想,以华为的速度,40、28纳米工艺完成之后,14、10纳米并不会太远。10纳米已经可以勉强用在手机上了。只要给华为时间,一切都不是问题。
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