上海微电子光刻机在全球属于什么水平

上海微电子光刻机在全球属于什么水平

上海微电子(SMEE) 做为国内拥有最先进的光刻机设计制造技术厂商,目前能达到的最高工艺节点(tech node) 是90nm。90nm是什么概念呢?大致相当于2004年2月年英特尔的奔腾4,当时最强的Prescott架构3.8Ghz就是用的90nm光刻,也是那个时代晶圆厂最好的工艺代表。另外同期同制程节点的还有索尼Playstation2的处理器、IBM PowerPC G5、英伟达的GeForce8800 GTS等。当然实际光刻能力,涉及到晶圆厂的制造能力,最终会有不同。虽然光刻工艺只是芯片制造的上千道工艺中的一部分,但确实最关键的,光刻精度不够,后面任何步骤设计都会产生大量的偏移和失效。这在国际上,算是第四名,因为没有第五第六名。

光刻基本原理图解:光刻胶会根据光罩所绘制的图形被UV射线照射下留下对应的图形形状

晶圆片放大后可以看到一个一个的die排列,die内部是层层叠叠的电路,这些电路就先由光刻开始来制造

而这台SSX600系列的90nm光刻机,大约是在2007年研发成功,真正上市时间未知。时至今日,上海微电子的主流产品还停留在前道90nm以及后端光刻系列。后端光刻主要用于先进封装形式,也就是晶圆级封装(WLP)及Bumping为主,对光刻精细度要求没有可比性,拜托有的人就不要把封测那边甚至是MEMS、液晶面板光刻的市场份额拿出来说了,完全两个世界。前道光刻才是真正的地狱难度。

所谓IC前道光刻机90nm系列

那90nm的光刻机在2021年的今天,还能做什么?我们可以看看下面这个图:,55-90nm仅剩9%的产能,逻辑芯片(比如CIS,驱动芯片、控制芯片等)、e-Flash和DAO(电源类分立器件芯片,结构最为简单)为主。也就是说基本上不会是西方卡脖子的类别,器件设计上构造简单的芯片。

全球晶圆制造产能vs.技术节点占比

导致国产光刻机一直没用进步的原因有很多。实际上国家进行相关立项是非常早的,也不仅仅是一家公司一个研究机构进入项目。可无奈高端光刻机的大部分核心零部件,我们没有能力设计制造,导致一进口就被禁运。当然,我们的设备厂商、半导体材料研究机构、晶圆厂,都在积极寻求和国外机构、企业的合作,以达到研发和其他资源上的共赢,并规避一部分境外的技术、材料、部件的限制。只是离高端制程节点越近,这样的限制就卡得越紧。(大家可以查一下IMEC这个比利时的研究机构,他们在上海也有分店。)

我们可以先看看一台光刻机的主要组成部分有哪些:

光学成像系统(制造更短的波长满足瑞利准则CD = k1 • λ / NA)

光路与激光系统 (决定不同的光源和发射)我国大部分商用级的激光研发都在光电,精度级别也有差异

镜头与对焦系统 (复杂的纳米级光学成像系统)EUV光刻机内部大概是这样的

机械、自动化部分 (所谓超精密型自动化系统,感应精度要达到每秒两万次位置检测,每次位移小于一个硅原子的尺寸——60皮米。什么概念?你要开着高达在一根头发上刻自己名字)感应器要检测图中黑色晶圆片上每一个die内部的电路之间光刻的完成情况,而且是每秒几万次

量测系统(光学、e-beam、In-Scanner以及Pattern Fidelity,这也不是简单的部分,在晶圆厂里面有专门一个部门叫Metrology进行这项工作,比如e-beam就需要单独一个机台产生电子束并生成图像,In-Scanner则是亚纳米级——小于1纳米的尺寸精度)光学检测机台

e-Beam有专门的系统来负责

ASML最新型EUV极紫外光刻系统TWINSCAN NXE:3400C

稍微查一下材料,就可以看到国内到底哪些厂商有能力供应65nm以下光刻系统核心部件,是否已经拥有商业级别自主设计和制造能力。对,你猜得没错,几乎都没有——实验室里面有、研发基地里面有,但那不等于可以进行到商用级别,还只能停留在实验室里面做论证和分析。 而且加上瓦森纳协议《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳安排》等西方世界针对社会主义国家的禁运玩法存在,就连跨国合作都被限定在非常清晰的框架内。现实就是如此残酷!

蓝色为瓦森纳协定国

一下子要跳到28nm,甚至14nm,不是上海微电子做不出来,而是这事情不能靠上海微电子一家去做。这是一个需要整合社会资源、进行多层次多路径全赛道起跑的一整套工业技术开发项目集合。那一条赛道慢一点,我们的下一个世代光刻机就要等等。资金,我们有的;人才,我们也有的;参照物也有的;政策也有明确的导向;也给足了劲。剩下的就是给他们时间和空间,因为各专项有对应的企业和机构在攻坚了。小道消息,28浸没式DUV有在研发(对就是你们知道的02项),但还是需要些时间才知道是否能用到晶圆厂里。如果有吹14nm出来的,到今天为止可以直接当做某种对上海微电子乃至整个国产光刻机行业的捧杀。

少一点毒奶,多一点务实。把他们吹上天,未必是好事。把他们贬得一文不值、冷嘲热讽,也不过是递刀子让境外渗透势力攻击我们的科研体制。让社会大众了解清楚现状,我们自己的也责无旁贷。

上海微电子,前路漫漫,却依然是国产高端光刻机的希望。

NSD的滤波器采用的是WLP封装技术,全球领先,全国唯一,适用于高端模组上。且从高端模组向低端模组渗透比从低端模组向高端模组提升更加容易。NSD日本工厂的业务为滤波器的研发和生产,主要用于移动端射频前端、基站、汽车电子和物联网等。

传感器是现在工业控制领域不可或缺的器件,也是物联网应用技术领域的最底层器件,用于检测各种各样的模拟信号,数字信号以及采集数据的作用。

至于说全球最厉害的传感器制造企业是哪个,准确的说应该不是一个,应该说各个领域,各个方面都有最厉害的。因为没有一个企业能做所有的东西,都能涉猎到每一个领域。下面介绍几个著名的企业(美国,德国,日本)。

美国的有德州仪器公司(英语:Texas Instruments,简称:TI),是世界上最大的模拟电路技术部件制造商,全球领先的半导体跨国公司,以开发、制造、销售半导体和计算机技术闻名于世,主要从事创新型数字信号处理与模拟电路方面的研究、制造和销售。除半导体业务外,还提供包括传感与控制、教育产品和数字光源处理解决方案。德州仪器(TI)总部位于美国德克萨斯州的达拉斯,并在25多个国家设有制造、设计或销售机构。霍尼韦尔是一家国际性从事自控产品开发及生产的公司,公司成立于一八八五年,有超过百年历史的国际公司,在多元化技术和制造业方面占世界领导地位的跨国公司。宗旨是以增加舒适感,提高生产力,节省能源,保护环境,保障使用者生命及财产从而达到互利增长为目的。为全球的楼宇,工业,航天及航空市场的客户服务。霍尼韦尔传感与控制部提供超过5万种产品,包括快动、限位、轻触和压力开关,以及位置、速度、压力、温湿度、电流和气流传感器,是传感与开关产品涵盖范围最广的厂商之一。

德国的有Bosch(博世),从事汽车与智能交通技术、工业技术、消费品和能源及建筑技术的产业。1886年年仅25岁的罗伯特·博世先生在斯图加特创办公司时,就将公司定位为“精密机械及电气工程的工厂”。总部设在德国南部斯图加特市的博世公司员工人数超过 23 万,遍布 50 多个国家。博世以其创新尖端的产品及系统解决方案闻名于世。First Sensor致力于研发和生产定制化解决方案,以此满足工业、医疗及交通行业目标市场中与日俱增的应用需求。我们藉由创新性技术平台,致力于开发和生产全系列产品,其中包括芯片、元部件、传感器及整套传感器系统。First Sensor拥有逾800名员工,在德国设有六个分支机构,研发中心、生产基地和销售网络全面覆盖美国、加拿大、、荷兰、英国、法国、瑞典和丹麦等国,合作伙伴网络遍及世界各地。First Sensor的一项核心优势在于我们在从晶圆到智能传感器系统的各个领域均拥有独一无二的高新技术,可为全球客户提供覆盖整个产品价值链的传感器定制化服务。

日本的有OMRON,欧姆龙集团始创于1933年,现有员工32583人,全球营业额6272亿日元,产品品种达几十万种,涉及工业自动化控制系 统、电子元器件、汽车电子、社会系统以及健康医疗设备等广泛领域。 为了适应时代的发展,在公司成立50周年纪念时,公司名称与品牌名称实现了统一,改为“欧姆龙集团(株式会社)”。创造社会需求,构筑“安心”,“安全”,“环保”“健康”的社会,是欧姆龙集团的发展目标。松下电器产业株式会社创建于1918年,经过几代人的努力,如今已经成为世界著名的国际综合性电子技术企业集团,并在世界各国开展着事业活动。松下电器跨越了地区和社会,在40多个国家开展着企业活动。其企业活动的范围不局限于生产,还开展包括服务和信息系统等解决方案在内的多种业务。并且,在全球范围内开展着及时对应市场需求的产品制造和以客户为本的商业活动。松下电器作为真正的国际企业,始终开展着立足于客户的全球性活动,为社会做出贡献。