马上2023了,我国光刻机发展的怎么样了?

PigSay 2022-12-15 阅读:95

作为一个20年半导体老兵,我直接来说目前国产光刻机,上海微smee的情况,依照smee之前发布的讯息,2022年底将完成193nmArF准分子激光浸润式光刻机的样机,如今项目如何了?

再说明国产光科机的真实情况之前,作者先来谈谈这12月初也就是这两天美国与荷兰正在针对asml售中光刻机谈判的影响。

这场谈判将决定未来中国芯片的生死,荷兰到底是拯救中国芯片的白马骑士还是索命死神?

荷兰与米国这场光刻机的谈判,将是国内芯片行业生与死的分水岭。可能大家都没意识到这次谈判的严重性,但今天我与在业内的前同事聊了这件事,惊觉非同小可!

作者于01年从台积电fab3离职到大陆,06年成立Arcotech ,经历祖国半导体的建设大潮,也参与了02专项某项目,2020年从国内上市企业管理层离开后,目前有空写写文章,希望让更多的人了解国内半导体行业真实现状。

据彭博社报道,荷兰外贸与发展合作部长施赖纳马赫尔11月22日告诉议员,在与美国和其他盟国的贸易规则谈判中,荷兰政府将就阿斯麦向中出售芯片设备的问题上,做出自己的决定。

施赖内马赫说:“重要的是,我们要捍卫自己的利益、我们的郭嘉安全,但也要捍卫我们的经济利益。如果我们把它放在欧盟篮子里去与米国谈判,最后结果就是我们得把极深紫外线光刻机交给米国,我们的境况会更糟。”

为什么荷兰官员誓死也要维护自己的利益,一切都是因为asml,我们来看看下面一张图就知道怎一回事了

asml2025年市场预估

从图中我们可以看出,asml2025年市场预估从图中我们可以看出,asml2025年的市场目标,低标是70台浸没式duv,190台干式duv。而高标是87台浸没式duv,290台干式duv。其中两款euv的销量没啥变。

为啥euv的销量高低标没变呢,因为这都是满产满销,asmlㄧ做出来马上被台积电三星英特尔等三大抢走,一台也不会剩。但duv尤其是干式的高低标准则相差一百台之谱,这主要原因就是中国市场。

193nm  ArF dry对应的芯片工艺是110~65nm。

193nm  ArF+immersion对应的芯片工艺则是45~7nm。

以美bis新规定来看,涉及finfet也就是16nm以下工艺的全部禁止对中销售,工艺能达到7nm的浸没式duv肯定是不能卖给中,所以asml自己的预估浸沒式duv的高低标的销量区别不大,这也肯定不是美荷谈判重点。

这次美荷谈判的重点就是193nm  ArF dry 光刻机,如果这类型设备也不能卖,对asml来说那差距将达到一百台,40亿美金左右的销售额。

能卖给中,2025年该设备能卖290台,如果被限制那就是低标只能卖给非中客户190台,这就是这一次美荷谈判的重点。我们要知道这类型光刻机对应的工艺是65~110nm。

美国想游说盟友,禁止中国110nm以下的所有工艺,而荷兰则希望从45nm开始限制即可,而这对国內芯片产业的影响也是至关重要的,28~110几乎是国內芯片制造需求最大的一个工艺范围。如果荷兰同意断供干式duv那对国內芯片行业来说将是毁灭性的打击。

当然荷兰如果被米国拿下,日本的nikon势必也是比照办理,而这只能静待结果了。

作者觉得荷兰官员之前的放话很有可能只是壮声势,荷兰最后同意美国方案的机率,作者认为大大超过一半以上。如果米国的提案通过这将是对国內半导体的赶尽杀绝,对于这场大屠杀米国必然会使出吃奶的力气。但荷兰的到嘴肉,肯定也得紧咬不放。

目前美台日韩筹组的chip4方联盟,在这次曼谷apec,由张忠谋穿针引线与米 戴琪、哈里斯的闭门会议,还有张忠谋与日本岸田文雄、韩国首相各别的闭门会议中有可能已经谈好,如果chip4的台积电英特尔三星同意吃下中方市场那一百台干式duv,大家认为荷兰会不会同意断供中方?

我认为必须严密监控美荷这场会议,这将是chip4方联盟全面围堵中方芯片的前哨战,至关重要。

如果荷兰与日本最终同意断供193nm  ArF干式duv光刻机那我们该怎么办,国产光刻机现在到底如何了?

10月7号,米国BIS的制裁新规下来以后,行业至今鸡飞狗跳,全面乱套,不过这也是一面照妖镜,退潮时就能知道谁在裸泳。这几年资本市场大炒特炒的国内半导体设备商们,检验你们真章的时刻到了。

国产光刻机能否拯救中国半导体行业?

对于国产光刻机,作者看了许多回答尽是故弄玄虚,什么利益相关,上下游相关的,也有科研系统的,各种云里雾里,我先说一下,我们的光刻机不需要任何保密,请问一下落后技术数代的技术要保什么密?如果米国知道我们193nmArF光刻机搞出来了,他们会出什么幺蛾子吗?

我很正式的告诉各位,米国知道了也不会有任何反应,他们还是一如既往的封杀,我们做出来貨做不出来,对米国来说不影响他们的步调,而且咱们真做出来了,需要去fab试生产,需要在fab跟所有米国设备一起生产芯片,这一切都逃不过米国。

光刻机不是核弹,只是有或者无的区别。光刻机做出来得先从试验机经过一代一代的改良变成量产机,这些步骤不可能秘密进行,因为都是需要与产线相结合的试生产,才能调适与改进,没有可能忽然宣布我们有一台量产没毛病的光刻机,这是不可能的事,最多就是宣布我们的试验机已经做出来或者通过验收。但大家得明白宣布样机成功与量产还有好几年的路要走。不是宣布了就有设备能用在产线上。

所以只要在行业内,这些讯息都是对米国单向透明的,在网上谈保密简直就是天大的玩笑,咱们也得明白,我们国产光刻机里面的零配件大部分都得进口。重申一下,绝大部份零配件都是进口,这些零配件同样以美日为主。

国产光刻机,落后数代的技术没有保密的需要,米国想要知道会比咱们网上讨论的更精细一百倍,所以更没有保密的必要。

在10/7新规之后的此时此刻,smic、ymtc、北方华创,中微正开放自己的工厂以及数据,让美bis检查有没有违规,smee也一样,用以自证清白,希望能从 uvl 、实体清单中剔除自己或者避免自己变成实体清单,基本上都是查个底朝天,而网民们竟然在网路上谈保密?在这种说法在业内眼中,简直不可思议,难道我们的舆论对这些行业常识,或者针对美商务的基本认知是零吗?

我希望此回答能端正视听,那些玄乎的云里雾里到,添油加醋的,盲目乐观的,从其他上下游相关自己臆测的,能尽量减少,我们需要正确的专业与正常的舆论。

几年前smee那台号称90nm的ssx600通过02专项验收合格,然后这一大帮人欢欣鼓舞媒体大书特书,紧接着这群人立马订定下一个更先进的目标,甚至一次跨越两代,直接攻关193nmArF准分子激光浸润式光刻机,02专项风风火火大跃进攻关,形势一片大好。

然而事实是那台ssx600,也就是248nmKrF光刻机(工艺是在0.13um以上)风风火火的把所有utility接上,除了认证那会开机跑了起来,至始至终躺在那,怎认证通过到咱们就不说了,你没跑产线,没有上下道的工艺配合,最后芯片合格率、良率到底行不行,全部都没有,这样就验收了?敢情你们是能开机就可以验收是吗?

当初在国科验收的NA0.75级镜头,某科院自己订一些指标,造本宣科走个流程就验收了,长光所上光所的院士们,难道你们擅长的就是立项与验收?你们会关心这玩意能在量产线上使用不?你知道这玩意能达到量产化指标吗?还是你们没有这能力?你们只会搞实验装置?又或者你们想说时间不够,先达成初步指标后面在慢慢优化?然而你们有去优化吗?

这通过验收的所谓光刻机根本无法在量产线上跑,也从来没有跑过!而你们现在正大跃进式的想功克下兩代193nm  ArFi 也就是媒体所谓的28nm光刻机,这不是天大的笑话吗?130nm都没正儿八经的跑过产线,130nm你都做不明白,竟然妄想去搞28nm?其实193nm  ArFi搞出来是能做到7nm的。

全球任何一家的前端半导体设备都是经过无数顶尖工程师,长时间不断的累积经验,不断的改善问题,不断的优化才达到今天的地步,你们这样就验收,完全不需要积累生产经验,然后攻关下一个技术?你们以为这跟你们以前搞的实验装备是一回事是吗?

即便世界最牛的asml数千台设备在全世界各fab跑了好几年,他们至今还是有大量工程师在不断优化这些前几代的光刻机,这些设备通过与无数客户工程师,出现问题解决问题,每年软件的代码都不断的大量增加。

再说一遍,设备真正在生产线跑,是全世界无数顶尖工程师,数十年不断优化来的,而我们一台设备验收了,就再也没人管。

至于193nmArF准分子激光浸润式光刻机,也就是smee宣称能用在28nm的SSX800,也别说2022年底能不能出样机,现在也都12月了,我就问问,华卓的twinscan  emc兼容解决了吗?国望的NA1.35镜头八字有一撇没?生产的洁净车间现在都还没盖好呢!科益的40w 4kHz ArF的光源intensity解决没?啥时候能达到60w 6kHz能用的标准?

这些问题有没有长光所或上述单位的人来说说。别在以什么企业秘密来说搪塞,这些完全是国际落后技术,更不涉及米BIS的限制(差好几代),跟秘密能扯上边吗?以前都是还不能量产就先放消息各种突破,锣鼓喧天,怎现在反倒变成公司秘密不能说了?难道美bis没有去你们公司调查吗?你们没有拿出一切证据来证明自己没违规吗?既然你们都敞开了让美国商务部调查,怎转过身来跟民众说这是秘密呢?所谓企业秘密难道只是你们的遮羞布?

除了光刻机,其他关键设备的国产化如何?

etch蚀刻设备、沉积与光刻并列门槛最高、金额最高、难度最大的的三个种类,一般来说蚀刻设备都是fab投资最大的,工艺在5nm以下的fab,因为都是使用euv,光刻才超越了蚀刻。

而且蚀刻在memory占有越来越重要的角色,尤其是在nand,越高层数就需要宽深比越高的蚀刻技术,这完全得仰赖设备厂家。目前做到最好的是lam能在100:1以上,amat也有同性能产品,国内的中微号称今年能有40::1的高宽深比的设备,但这设备我可以肯定出来是能出来,但没法用。

某厂etch设备 list

从上图我们可以看出,dry etch 分为icp、ccp,这两小类,每类又分了十多种设备,咱们可以从图中看到中微在某fab的ccp拿下了1/3,但在icp则全军覆没。

ccp只是刻掩膜跟metal,与icp那些刻在si上的完全是两码事,也就是说即便中微什么成功打入台积电7nm的fab也只是做最简单的那一部分。

而我们从图中可以看出,dry etch门槛最高的各种icp,中微一台也没有,几乎被lam给垄断,amat跟tel这世界etch的老二跟老三也只有稀稀拉拉几台,而中微连他的强项ccp也只是占1/3,而且还都是ccp里面最容易的那部分。

我想我的文字解释结合图的清单,大家应该能明白一二了吧。

我想全网都没有像我这样比较的信息,都是中微已成功打入台积电5nm云云。而这些讯息却是断章取义与实际大相径庭,lam的icp难度并不比asml的euv难度低多少,lam在icp的垄断地位,连发展了几十年的行业老大amat与老二tel也无法在icp上与lam争锋,中微真的就别提了。

越先进的制程,etch的制程步骤越多,而且呈等比级数上升,28nm刻40次,14nm刻60多次,7nm得到140次,5nm已经到惊人的250次,大家能想像在几nm线宽的制程,重复一两百次的刻,能达到每一次准确无误的精度,这是难以想像的。

至于这到底有多难,非业内甚至许多业内人士都不知道,我如何形容一样会有人说只要拿出当初两弹一星的气魄跟做法就能突破,所以多难我也懒得形容,但不论多难作者认为最终是会突破,时间的问题而已,但我最乐观的推估是2年推出达到28nm性能的icp样机,但良率要达到量产水平,还得在两三代的优化改良,每一代1~2年,要知道一开始刻出来的肯定参差不齐,良率达不到你有设备也等于没有。

以此推算能打通drt etch全部环节,能生产出合格良率的28nm芯片,最快最快是6年。

这里面还有一个最大的问题是,良率达不到那个厂家让你一直试,而没有一直试也没办法改进,即便郭嘉也没办法解决这事,这是一个死胡同。咱们没有国外厂家那般几十年的技术积累就是得一直試,没有一直跑片一直发现问题优化改良,怎可能突破,设备得真正在产线上跑良率合格才叫能用的设备,不然就是一堆废铁。

6年以作者的认知我是认为不太可能达成,但就当他可能吧,6年后我们才能拥有28nm全打通的国产蚀刻设备,与网路上铺天盖地的蚀刻我们已能做到5nm是不是有如云泥之别,但事实就是如此。

而28nm的浸沒式光刻机,作者以一切都是最顺利来评估,6年一样是最快的时间,也就是说以目前倾全国之力,一切顺利的情况下,我们将在6年后也就是2030年“有机会”用全国产设备生产28nm的芯片。

试问2030年全世界都生產14am了,我們還在生產28nm要這玩意有多大作用?真实的情况跟大家想的或者主管行业那帮人说的根本不一样。

2030年量子计算或许都开始最基本的商用了,而我们才刚刚生产有能力落后的硅基芯片,大费周章终于能生产,马上面临被淘汰的局面?

ibm量子运算原型机

我说这么多,全部是不涉及行业秘密的公开消息,只是行业内的基本常识而已,作者认为现在如此危机之时,中国半导体行业不能再这样下去,首先必须要把问题全部掀开来,尽管满目疮痍,疮疤都没怕疼而没勇气去揭,那如何治疗?

从14年大基金成立以来,我们一直高喊的国产,取代外企,解决卡脖子问题,快十年了,真正解决的卡脖子问题有几个?行业里整天好消息满天飞,飞了快十年了,市场一片期待,所有人信心满满,连小将们都高喊你米国越制裁越好,我们只会更快造出来,我们不需要任何协助,自己的全国产设备很快就能横空出世。

而今这些设备在哪呢?真实的情况是,此时此刻,我们芯片生产线的国产化率只有可怜的15%左右,今时今日。

想在五六年完全补齐剩下的85%,从任何角度来看都是不切实际,违反科学及常识的。

现在我们的芯片产业已经退无可退,当务之急,就是在量产的fab里,所有设备back  to back的调适,真正调适出一条完整实实在在的《量产线》,不是以前那种实验线,更不是一堆设备商各自为政,上下道工艺根本接不上,各说各话的吹牛皮。

再此之前不论smic,ymtc或者一众国产设备厂家,都是以生产然后销售为首要,毕竟企业要生存,这次既然被米国逼到墙角,一点余地都不留給我们,那咱们也不用在客气,由ymtc來打先锋,ymtc二厂既然美国设备全断供。预付款也退了,现在就把二厂拿来试验国产设备,由郭嘉出面兜底,全力攻关国产设备,把调适出一条全国产设备的真正量产线为第一要务。

所有国产设备商全部派驻工程师到ymtc的fab,把能做的不能做的老老实实说出来,真刀真枪全部在一个fab里搞,谁吹牛皮谁拖后腿,不能再给忽悠的空间。我一直认为国产设备的最大问题还是厂家的报喜不报忧,为了补贴搞形式玩文字游戏。如果任由他们这样搞下去,一百年也搞不出啥来。

这一次ymtc的新厂是一个天赐良机,首先缺位的美国设备全部由国产来替补,再来就是真刀真枪的检验这几年来,到底谁在骗补到底谁有突破,这一次将一目了然。想混水摸鱼的一个也跑不掉,老鼠屎得先清干净。因为想成功,一个都不能少一个都不能拉垮,能再量产线上试国产设备,才是真正的重点,郭嘉对此得进行不计代价的支持,让他们可以一直去生产坏片、一直试错、一直改良。

smee光刻机这样的事情绝不允许再发生,现在已是危及存亡之刻,必须所有设备商全部集中到一个fab,所有工序一道接一道来跑,直到芯片出来,28nm沒能力,咱们就搞90nm,在不行也没事0.13或者0.18μm都没问题,就是搞一条实实在在的全国产芯片生产线,哪里有问题就攻克哪里,找出所有大大小小的问题,一步一步来,这是需要时间需要经验的,不可能一步登天,如果这都能行,那真是当全世界半导体行业的顶级人才都是傻子还是咱们的工程师个个具备刚出生就能飞的能力。

对于目前到中国半导体行业,作者以为,之前的积极进取有作用,但韬光养晦亦有大用,任何事并不是只有进攻,啥时候进攻啥时候防守,攻防有序才是正道。

来源:知乎(部分删减)

原文链接:马上2023了,我国光刻机发展的怎么样了?_腾讯新闻 (qq.com)