AMSL“断供”EUV光刻机?值得探索的光刻设备

发布时间:2019-11-12

众所周知,光刻是半导体产业技术含量最高的步骤,也是目前国产技术攻克难关的一大阻碍,而AMSL却成功研发出EUV光刻机,成为了在光刻领域的一方巨头,一台机器售价高达上亿美元,当然,有钱你也不一定买得到。

最近有消息称,AMSL供应给中芯国际EUV光刻机的计划已经终止,而此次交货的光刻机,极有可能就是中芯国际去年4月,花费1.2亿美元所订购的新型EUV光刻机。如果是按照原本的计划进行,本来今年年底就能交付成功,并在下年年中成功安装。但由于计划终止的消息出现,虽然目前官方进行了辟谣,但还是处于停滞阶段,能否成功交付还是个未知数。

磨刀不误砍柴工,在半导体工艺制程的那把“刀”,必然就是光刻机。而光刻,就是芯片生产流程最为关键的步骤,直接决定了芯片的制程水平和性能水平。随着工艺制程的发展,7nm以下的工艺制程由于难度较高,而且芯片制造的发展方向是更小的制程以及更低的成本,要求光刻机能不断实现更小的分辨率水平,因此需要更加精细,并且能不断缩小分辨率的机器进行光刻。

光刻机作为光科技术的核心设备,融合了系统集成,精密光学等多项技术,按照所用光源进行了划分,经历了五代产品的发展,每次光源的更替都使得制程水平有了极大的提升,而最先进的机器,正是EUV光刻机,也是唯一能够生产7nm一下制程的设备。

所谓EUV,就是指波长为13.5nm的光,这个光源能刻下更小的通道,从而实现芯片集成更多的晶体管,进而提高芯片性能,使用EUV的好处显而易见。当今除了EUV光刻技术以外,其它光刻技术在光刻过程中的步骤非常之多,工作会异常繁琐,而有了EUV,制造商可以把多个步骤融为一个,让制作更加快速,也顺带节约了成本,可见其优秀之处。

由此可见,芯片制造厂商对于EUV光刻技术肯定是极为的看重,EUV光刻技术的出现也意味着市场竞争越发白热化,EUV光刻机也必然成为各厂商争抢的对象,毕竟,谁都不愿意花费更多的时间和成本去制作自己所需求的产品,EUV光刻机的重要程度可见一斑。

ASML所生产的EUV光刻机,能够量产7nm制程,几乎垄断了这一级别的市场,使得今年的ASML订单因EUV光刻机得出现,翻了几倍,毕竟其他的竞争对手,尼康、佳能都暂时没能进入这个领域。这里值得一提的是,英特尔、三星为什么可以优先拿到ASML的机器?一是因为他们已经进行了一个长期的合作,二是因为英特尔、三星已经入股了ASML,早已成为了利益的共同体,乘坐在一条船上了,互相分享研发的成果、回报和风险也是理所当然的事。

作为光刻机制造商的龙头,ASML的实力可以说是众多对手无可匹敌的,其在全球的影响力也异常之高,若没有它所生产机器,那么全球的半导体芯片产业都会随之发生动荡。

其实在过去一段时间,ASML还不属于领跑者这一列,其成立于1984年,而同年的尼康才是行业内的霸主,占领的市场份额最高甚至可达50%左右,简直可怕。

当时的ASML还是一家小公司,其主动要求与飞利浦进行合作,最终勉强成立股权对半的公司。公司成立之后,与多位研究人员进行合作,下注决定采用“浸入式光刻”的方案进行光刻。而在此之前,研究人员所提出的“浸入式光刻”都被其他企业所拒绝,包括尼康,这也为ASML的崛起做出了铺垫。

“浸入式光刻”方案的提出,在当时极大程度的解决了波长无法缩小到157nm以下的问题,可以进行更精确的光刻,加上半导体的市场属于小众,各用户巨头也就只有几家,并且也都希望产品能够更好地进行光刻。而如果如果掌握更核心的技术,那么势必能够超越尼康这个龙头,ASML认为这次的赌注,可以成功拿下各巨头,随后正式投入“浸入式光刻”方案。

ASML在之后的研发中与台积电进行了深度合作,研发出了一台“浸润式微影仪”,虽然尼康也同样研发出新产品,但依旧不及ASML的强劲。最后导致没有消费者购买尼康的产品,反而全部转为ASML的忠实用户,毕竟ASML的产品能够大地缩短产品生产的时间与承办,而尼康也因此遭受了巨大的打击,受到大规模的溃败。

之后的时间里,ASML逐渐发展,自身的优势和产品的竞争力越来越大,整体的市场份额占据了70%,把半导体行业的这块大蛋糕,抱得死死的。

而这只是刚开始的“浸入式光刻”,随后的EUV光刻的研发成功,以及被美国政府踢出研发EUV的组织后,更是把尼康压得抬不起头,也因此使得ASML少了一个庞大的竞争对手,慢慢的成为了唯一能够制造半导体设备的厂商,已飓风之势垄断了整个市场。

截止目前,尼康在半导体设备的占比仍能达到39%左右,但已是被ASML所赶超和吞并,远远不及当年。

EUV光刻机这个产品,其实是AMSL在没有竞争对手的情况下研发出来的,而且从研发出来到今天,都没有完全使所有的制程进行量产,但依旧是整个行业的巨龙。

ASML现今已经能够量产5nm制程,而我国目前所能达到的,也只是90nm的量产,技术差距非常之大,所以我国芯片厂商其实都迫切需要这台EUV光刻机。 但从目前情形来看,ASML并不会与参股对象之外的公司分享技术经验和市场,究其原因,还是因为这块蛋糕太大了,能多吃一点,何必与他人共享?

但在追求制程工艺更好的路上,我国厂商依旧在奋力追赶,例如这次事件的另一主角,中芯科技,其是目前除了ASML、英特尔、三星以外,唯一一个未放弃10nm及以下制程研发的公司,毕竟其肩负着更多的责任。

这次的事件虽然只是部分媒体的传言,并没有确定其真实性,而且中芯科技方也已经回应称,目前的产品交付处于对方国家的审核中,但其实我国在半导体的发展上,还是需要继续探索下去,对于半导体产业来说,想要做到顶尖或者超越,并没有捷径可走,对于我国的光刻行业来说,还有很长的一段路要走。