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中国芯片突围:没有高端光刻机,我们还能这样干

用于生产芯片的光刻机是半导体设备制造的核心短板,一台5纳米光刻机可以在指甲盖大小的硅晶片内雕刻出几十亿甚至上百亿个微小单元,其内部零部件的精密程度达到头发丝的几千分之一,需要整合全球几十个国家的顶级工艺才能组装完成。 荷兰阿斯麦凭借这种集成能力成为全球高端光刻机龙头,其0.33 NA EUV光刻机用于台积电、三星的7纳米-5纳米制程,更先进的0.55 NA EUV光刻机售价约3亿美元,比前者贵一倍,预计2023年上市。

全球能造高端光刻机的企业屈指可数,中国目前能量产的国产光刻机精度还在90纳米水平,比如上海微电子的设备,但国内企业并未停止突破——中芯国际用完全国产设备稳定做出14纳米芯片,甚至试产了7纳米工艺;小米发布自研3纳米手机芯片,设计能力摸到世界第一梯队边缘。

不过5纳米成为“拦路虎”,关键就卡在高端光刻机,美国的出口管制让中国难以拿到阿斯麦的EUV设备,中芯国际用国产设备试产7纳米时良率明显低于国际标准。

被誉为浸润式光刻机之父的台积电前研发副总裁林本坚认为,中国大陆或许能在没有EUV光刻机的情况下,用现有浸润式DUV光刻机通过多重曝光生产5纳米工艺,就像台积电早年用DUV做7纳米那样,但这种方式成本会很高。 阿斯麦CEO温彼得也承认,中国不太可能复制顶尖光刻技术,但物理定律全球一样,永远别绝对,中国肯定会尝试。

中国企业并没有硬磕一条路,转而用“拼积木”战术绕过光刻机限制——华为用3D堆叠技术将多个昇腾芯片集成提升算力,湾芯展上很多企业用Chiplet方案,用成熟制程“拼”出高性能芯片,这些先进封装技术能实现接近5纳米的性能。

与此同时,中国芯片产业链的短板正一块块补上:湾芯展上有企业发布90GHz超高速示波器、自主EDA设计软件,北方华创的刻蚀设备进入台积电供应链,成都莱普科技的激光退火设备落地,产业链的完善让中国在芯片高阶制造上有了与世界一流硬碰硬的底气。