國產(chǎn)光刻機(jī)，已只差最后一步，就能實(shí)現(xiàn)7nm芯片的制造了

2023-02-16 來源：只談數(shù)碼科技

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如果大家了解光刻機(jī)的歷史，就知道，美國的第一臺接觸式光刻機(jī)是1961年造出來的，而中國第一臺接觸式光刻機(jī)是在1966年左右造出來的，只落后了5年左右。

后來到1985年，中電科45所研發(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，相當(dāng)于只落后了7年左右。

但如今，ASML的已經(jīng)擁有了EUV光刻機(jī)，制造工藝可以達(dá)到3nm，甚至2nm。而國產(chǎn)光刻機(jī)，分辨率還處于90nm，樂觀點(diǎn)的話，也有10多年以上的差距。

如果的按照光刻機(jī)的演進(jìn)關(guān)系來看的話，從接觸式光刻機(jī)，到EUV光刻機(jī)，目前已經(jīng)有6代代了，而國產(chǎn)光刻機(jī)目前是處于第4代。

不過，有一個(gè)好消息是，目前國產(chǎn)光刻機(jī)要邁入第5代，其實(shí)只有關(guān)鍵一步了，只要邁過這個(gè)關(guān)鍵一步，就能夠進(jìn)入第5代，也就是浸潤式光刻機(jī)（ArFi光刻機(jī)），而這種光刻機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的最小工藝制程至少可達(dá)到7nm的。

之前在臺積電沒有采用EUV光刻機(jī)前，用ArFi 光刻機(jī)，使用4個(gè)光罩、4次曝光，就可以達(dá)到7nm（蘋果A12和華為麒麟980就是采用ArFi光刻機(jī)制造出來的7nm芯片）

據(jù)說臺積電還可以極限使用ArFi光刻機(jī)，經(jīng)過6個(gè)光罩，9次曝光，實(shí)現(xiàn)5nm工藝，不過EUV光刻機(jī)只要一次曝光，一個(gè)光罩就能實(shí)現(xiàn)7nm、5nm，臺積電能買到EUV，不需要這么極限使用。

這意味著什么，相信不用我多說，只要搞定ArFi光刻機(jī)，我們芯片工藝就沒有脖子可卡了，甚至可以實(shí)現(xiàn)7nm、5nm，還卡什么卡？

那么國產(chǎn)光刻機(jī)從第4代的ArF邁入第五代的ArFi，中間差了哪一關(guān)鍵一步？從技術(shù)原理來看，光刻機(jī)有三大核心，分別是光源系統(tǒng)、物鏡系統(tǒng)，工作臺。

光源系統(tǒng)第四、五代是一樣的，都是193nm波長的紫外線，這一塊通用。而工作臺也是一樣的，目前國內(nèi)的華卓精科有雙工作臺技術(shù)。

難的還是在物鏡系統(tǒng)上，浸潤式光刻機(jī)與干式光刻機(jī)的不同之處是，浸潤式光刻機(jī)要在晶圓光刻膠上方加1mm厚的水，然后193nm的光波在水中被折射成134nm，所以物鏡系統(tǒng)不一樣。

物鏡是光刻機(jī)中最昂貴最復(fù)雜的部件之一，浸沒式光刻物鏡異常復(fù)雜，涵蓋了光學(xué)、機(jī)械、計(jì)算機(jī)、電子學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域最前沿，二十余枚鏡片的初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度極大——不僅要控制物鏡波像差，更要全面控制物鏡系統(tǒng)的偏振像差。

目前除了德國的蔡司公司可以實(shí)現(xiàn)，還有尼康買了蔡司的技術(shù)后，也能自己實(shí)現(xiàn)外，國內(nèi)還沒有這個(gè)技術(shù)，據(jù)稱國防科大精密工程團(tuán)隊(duì)自主研制的磁流變和離子束兩種超精拋光裝備，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)零件加工的納米精度，但還不夠。