国产 DUV 光刻机迎来突破, 量产28nm芯片意义重大

SevenTech2024-09-15 22:54:39  151

根据消息,工业和信息化部于 9 月 9 日印发《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2024 年版)》通知,在文件列表包含国产氟化氪光刻机(110nm),和氟化氩光刻机(65nm)的内容。

工信微报介绍称,重大技术装备是国之重器,事关综合国力和国家安全。中国首台(套)重大技术装备是指国内实现重大技术突破、拥有知识产权、尚未取得明显市场业绩的装备产品,包括整机设备、核心系统和关键零部件等。

而就在电子专用装备目录下,集成电路设备方面出现了氟化氩光刻机和氟化氪光刻机,这两者均属于DUV光刻机。氟化氪(KrF)和氟化氩(ArF)两种气体均服务于深紫外(DUV)光刻机,产生深紫外光的准分子激光器。

根据信息,其中氟化氩光刻机显示为分辨率≤65nm、套刻≤8nm;氟化氪则显示分辨率≤110nm、套刻≤25nm。其中,套刻精度通常被指为“多重曝光能达到的最高精度”,按套刻精度与量产工艺约1:3的关系,这个光刻机大概可以量产28nm工艺的芯片,大致相当于20年前ASML的1460K。

28nm虽然不是特别先进技术,但意义依然重大,因为这是芯片中低端和中高端的分界线,目前除了最先进的CPU、GPU、AI芯片外,其余的工业级芯片大多都是28nm以上技术。

根据消息,光刻机共经历了五代的发展,从最早的 436 波长,再到第二代光刻机开始使用波长 365nm i-line,第三代则是 248nm 的 KrF 激光。第四代就是 193nm 波长的 DUV 激光,这就是 ArF 准分子激光。

ArF(氟化氩)准分子激光源光刻机,光源实际波长突破 193nm,缩短为 134nm,NA 值为 1.35,最高可实现 7nm 制程节点。浸入技术是指让镜头和硅片之间的空间浸泡于液体之中,由于液体的折射率大于 1,使得激光的实际波长会大幅度缩小。

用ArF dry作为突破口的另一个好处是,ArF dry(干式ArF光刻机)和immersion(浸润式ArF光刻机)光源都是193nm,所以如果能通过这套设备积累经验,逐步步优化机械部分提高精度(套刻)和稳定性(WPH,维护频率,返工率等等),就有机会继续升级到湿式光刻机,那么40~7nm的制程也能够逐步实现。

根据消息,不同阶段的光刻机意味着新的独立。

实现65nm光刻机,意味着军事独立:中国军事上用的芯片,可以不用进口和走私,在整个西方国家封锁的条件下,打赢台海战争。

实现28nm光刻机,意味着工业独立:中国的空调洗衣机汽车等各类工业品,可以在西方国家脱钩断链技术制裁的情况,自主生产销售。

实现7nm光刻机,意味着中国电子产业独立:绝大部分的手机芯片,电脑硬盘内存cpu显示器等各类电子产业,都能摆脱国外限制。

实现7纳米以下的光刻机,意味着中国成为世界的科技中心:中国能生产出七纳米以下的光刻机,依靠中国的市场,能源,人口各类优势,中国很快就会成为世界上最强大的国家和科技中心。

与此同时,SMEE(上海微电子设备)提出了一项新的EUV专利公布。它被称为“极紫外辐射发生装置及光刻设备”。该专利于2023年3月颁发,目前正在接受中国知识产权局的审查,将很快就会获得批准。

我们来看下这项专利的摘要:

【本发明提供了一种极紫外辐射发生装置及光刻设备,极紫外辐射发生装置包括腔体;靶材发生器;激光发生器,用于向靶材发射激光并产生带电粒子及极紫外光;设于腔体内的收集器镜,用于沿收集器镜的光轴收集并反射极紫外光;设于腔体内的若干电极板,相邻电极板之间形成有电场,利用电场约束带电粒子及利用电极板收集不同极性的带电粒子;以及,气控部件,用于产生氢自由基,其经过电极板与带电粒子反应形成气体并排出。

本发明中,利用电场约束带电粒子的轨迹,使带电粒子被收集至电极板上,再利用氢自由基与带电粒子反应形成气体而排出,同时通入惰性气体在腔体内可形成稳定流场,以阻止带电粒子扩散至收集器镜,从而延长收集器镜的寿命。】

随着工信部以及国内企业对于光刻机的信息公布,意味着国内芯片领域生态环境在改变与提升,未来将突破约束,拥有自己的造芯生态。我们期待这一天早点到来。

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