专栏名称: 刘翔电子研究
国信电子行业分析师:刘翔、蓝逸翔、马红丽、唐泓翼,关注中国电子产业在全球产业链中角色的渐进式升级,致力于为A股二级市场机构投资者提供专业的电子板块股票投资咨询,为中国电子产业与资本共荣尽一己绵薄之力。
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光刻机的自嗨与自知,根源在于产业机制

刘翔电子研究  · 公众号  ·  · 2024-09-15 18:58

正文

最近的一个现象让我细思极恐。

先是前天我刷视频号的时候,微信推送给我一个讲光刻机的短视频。该视频号主是个大妈,夫妻俩加起来超过110岁,视频号内容主要是开着问界M9各地自驾游。 一个年过半百退休大妈,突然拿着工信部的一个极简的目录来讲光刻机,讲得那么激动,自称热泪盈眶。

为什么视频号会给我推送一个旅游自驾退休大妈给我讲光刻机?

后来昨晚微信上有几个微信好友不约而同地给我发来一张表格,并问我如何看待国产光刻机?

最后是今天,朋友圈上有一堆人转发有关光刻机的各种文章。

历史教科书及各种统治阶级媒体宣传称:“人民群众是历史的创造者”。如果非要确保该论断正确性的话,只能说这是一个愿望而非事实。

一股隐形的力量正在借助现代科技手段,左右着群体的思绪。 对于理性个体来讲,如何能不被左右?这个难度是增加的,需要比以往更拥有独立的思辨逻辑能力。但糟糕的现实是,简中媒体中,再理性的个体也是处于被动喂料的尴尬境地。这些料即使是事实,也是选择性的事实,而不是全面性的事实。

观点正确与否,并不与所持观点人数的多寡有关。 放弃评判观点,追求事实真相才是应该做的。

有关这块,最早是工信部微信公众号“工信微报”9月9号发布“ 《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2024年版)》印发 ”。具体内容如下:

各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团工业和信息化主管部门,有关中央企业:
为促进首台(套)重大技术装备创新发展和推广应用,加强产业、财政、金融、科技等国家支持政策的协同,现将《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2024年版)》印发给你们,请据此做好相关工作。
工业和信息化部
2024年9月2日
这是一个目录,目录很长,包括电子专用装备在内的一级目录有13个,包括集成电路装备在内的二级目录有几十个,包括氟化氩光刻机在内的三级目录数目高达数百个,如下图所示:

被安放在数百个设备中而没有特别强调出来, 很难说是这是一个很突出的、值得“热泪盈眶”的品类。 被各种自媒体热炒并非偶然, 后面隐藏着一只巨大的手,其目的也许并非善良

出于一个 秉承“严肃、客观、正直”价值观的科技自媒体 ,我觉得应该 为社会做点有价值 的事。

首先,氟化氩的化学式就是ArF。ArF是激光源,用来产生波长193nm的激光。

光刻机 按照精度由粗到精分类排序依次为:g线、i线、KrF、ArF、EUV ,如下图。

ArF按照光路介质(空气或水), 又可以分为ArF Dry (干法,介质为空气) 和ArFi (湿法,i=immersion 浸没式,介质为水)。因为水的折射率为1.33,在空气中波长为193nm的光线进入水中波长就会变成193/1.33=145nm,波长变短,精度就变高。所以 ArFi可以认为比ArF Dry更先进 。所以 ASML最新一个季度财报按照精度依次分类就是:I-line、KrF、ArF Dry、ArFi、EUV,如下图 。(有关ASML更详细情况可参考我7月份写的公众号文章: 光刻机,你以为的ASML和真实的ASML

根据ASML的报表可以看出, 全球光刻机主要需求量(超过80%)在EUV和ArFi ,而 ArF Dry、KrF、I线都算是相对比较低端的光刻机

ArF Dry(干法)和ArFi(湿法) 的应用分界线是65nm制程 。导致应用差异除了上面提的干湿法产生的波长差异之外,很重要的差异在于是否采用多重光刻方式(多重方式可以提高制程精度)。

至于ArFi能经得住几重光刻,就看每次光刻的精度,即上面工信部表格中的套刻指标。 但坦率说,8nm的套刻精度并不是什么特别优秀 。一般来说 4nm的套刻精度,来做28nm制程是问题不大的 。但是 8nm的套刻精度来做28nm就有可能导致严重的性能问题

因为随着特征尺寸的降低,芯片的层数一般会持续增加, 套准误差可能会在多个层级中累积 。这些误差可以叠加起来,导致更大的综合偏差。比如,28nm的层数为64,10nm的层级为128,那么128层会具有更大的套准误差累积。

那为什么会出现套准误差呢?
  • 1.光罩在制造过程中可能会有微小的尺寸偏差,这可能导致与晶圆上的定位标记不完全匹配。和晶圆定位一样,掩模在光刻机上也需要准确的定位。定位标记的误差、机械误差或者操作员的误差都可能导致掩模的对齐问题。
  • 2.晶圆在处理过程中可能会发生扭曲或弯曲,其中的芯片结构会出现膨胀或收缩。这种变形可能导致相同图案在晶圆的不同位置具有不同的套准误差。
  • 3.光刻设备自身的性能限制。不同的光刻设备厂商, 其光刻机的overlay(就是表格中的套刻)也就不同 。一般来说,overlay越小,分辨率越高,焦深越大,设备越贵。


总之说这么多,就是《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2024年版)》中的2.1.6氟化氩光刻机 并不是什么值得热泪盈眶的先进设备 ,光刻机相关制造企业依然任重道远。

客观地说,国产光刻机与ASML的差距还是巨大的(上面ASML的报表图就能说明一切),而且 随着ASML的High N/A的EUV光刻机放量,这个差距还在拉大。

至于为什么国产光刻机产业差距如此之大,与其他设备横向相比这种比较反差这么明显? 我认为根源是国产光刻机产业机制问题。







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