中国芯片,早就能突围了:浸润式光刻机成功制备5nm

B站影视 电影资讯 2025-11-17 03:05 1

摘要:中国现在手里有一批浸润式光刻机,正在尝试用它们去做更先进的芯片。厂里有人已经开始把设计分成更多次光刻来跑,目标是把5纳米,甚至3纳米“硬啃”出来。说白了,禁令没把路完全堵死,至少还留了条弯路在那儿。

中国现在手里有一批浸润式光刻机,正在尝试用它们去做更先进的芯片。厂里有人已经开始把设计分成更多次光刻来跑,目标是把5纳米,甚至3纳米“硬啃”出来。说白了,禁令没把路完全堵死,至少还留了条弯路在那儿。

下面说得直白点:现在产线上的事儿,就是把一片硅片拆成更多层来刻。以前一次能把比较多的电路图印上去,现在要把同样的图分成好几次曝光。每一轮只刻一小部分,掩模也得做得更细、更复杂。工程师们每做完一轮就得量形状、看偏差,叠合对位要一轮轮调。这样一来,产量明显少了,良率被折腾下去,单片成本马上就上来。这活儿不像拍电影,一镜到底,而是得不停切场景、补光、拼接,哪一步出岔子,后面就跟着麻烦。

多重曝光带来的问题说起来一箩筐:掩模上哪怕一丁点儿误差,经过多次重叠就被放大;每次曝光的能量分配得非常精细,稍有偏差图形就变形;层与层之间的对位精度被拉得特别高。厂里的人会把这些问题逐条拆开来攻克,但解决一个,新问题又窜出来。好处是确实能把分辨率往下拉一些,但代价是时间、人力和材料都成倍地增加。

要弄明白为什么大家非得走这条“曲线救国”的路,得回头看关键瓶颈。近几年,要做5纳米甚至更小节点,极紫外光(EUV)光刻机成了关键装备。那台顶级设备被某个荷兰供应商掌握,出货量少且受出口管控。再加上美国在背后推动限制,让相关设备不能随便到处卖。结果是,直接用EUV的路被堵住了,只有两条选项:等着外面松口子,或者在现有浸润式设备上想办法走捷径。

浸润式光刻本身不是新东西,它是早期的主力之一。通过一些“工程手段”能把它的分辨率往上靠——主要靠多重曝光、光刻胶和掩模的配合。业界里有声音支持这种做法,像台积电前副总林本坚就表示,通过多次叠合,5纳米有可能做到,理论上甚至能试探3纳米的可行性。话又说回来,理论和批量量产两回事。能不能真正用这种方法做出稳定、成批的芯片,不仅看几台机器能不能跑通,更看整个生态链能不能跟上:光刻胶的配方、刻蚀工艺、检验设备、数据反馈体系,这些都得成套配齐。

再把视野拉宽一点:全球能玩转7纳米以下的厂商并不多,主要就是台积电、三星、英特尔这三家。他们有设备、有工艺,也有长年累月积累的良率控制经验。其他像格芯、联电,普遍聚焦在10纳米以上的节点。中芯国际近年在等效7纳米上下摸索,也有一些进展,但跟最前面的几家还有差距。这种产业格局让跨越门槛变得困难——不是靠买一台机器就能追上的。

国内的现实是:我们并非两手空空。早年买来的浸润式光刻机现在都在工厂里跑着,成了现阶段能用的最现实工具。拿到设备只是开始,后面一堆软件、材料和工艺参数要一项项调。每改一个参数,可能会影响后面的流程稳定性。打个比方,浸润光刻是把原来那把刀继续磨锋利,但刀的硬度、形状、磨法都得反复试,才能在大批量时不出问题。

讲得再具体点,技术攻关落到各个环节上就是:多重曝光需要严格控制每一层的曝光时间和能量,哪怕是微秒级的误差,叠合后都会显现。良率控制要盯住微尘、温湿度、掩模制造的微小走样。掩模数量翻倍、重复曝光时间拉长,工时直接上升,单位成本随之上涨。设备的维护和校准频率也得提高,这意味着管理成本和停机时间都变多。产线节拍要重新排,人员调配、设备利用率都要重新算一遍,否则技术能做但经济上不划算。

在工厂里,这一切看起来更像耐心活儿而不是轰轰烈烈的技术突围。技师们在显微镜下盯着线宽变化调参数,测试组把不合格片送去做剖面分析,材料团队不停试光刻胶配方,力求既能适配更细的图形又能保持合理的良率。数据工程师要处理海量检测结果,快速定位哪一种失效模式最常见,把问题转成可操作的工艺调整。这个过程里没有一夜成名,只有成百上千次重复试验和数据积累。

商业层面也很现实。厂商要算账:多重曝光带来的成本能不能被市场接受?产品终端能否以更高的价格覆盖上来的成本?客户那端——芯片设计公司——能不能把设计做得适应多次叠合的工艺,这也非一朝一夕。任何一环拖后腿,整个链条都会被牵连,做工艺的厂商得和下游客户密切配合。

政策和供应链的角度也不能忽略。美国、日本、荷兰等国对高端设备实施的限制,把直接走顶尖路线的时间拉长。顶尖企业在设备、材料和软件上已经形成了深厚的生态,别人要赶上,不光是买设备,还要把配套的材料、检测和工艺控制都补齐,这需要时间和投入。有人因此说禁令会拖慢进度但难以彻底阻止技术推进,这话有一定道理:技术不是关在实验室的秘密,它会沿着各种路径一步步传播,但传播的速度和效率,会被这些限制影响。

行业内部的意见也不一致。有人把台积电前副总的观点当作乐观依据,认为在没有EUV的情况下,用多重曝光可以把工艺再往下推一代甚至两代;也有人很谨慎地提醒,要做好量产时良率和成本的复杂计算。场上既有技术派的日常攻关,也有财务人员的核算表格,还有设计端和材料端的跟进测试。整体氛围既不惊天动地,也不是静悄悄——就是一拨人一天一天把问题拆开、解决,然后继续往下推。

那些不太显眼但关键的细节也不少见。比如掩模制作工艺得更精细,一块掩模上的微小偏差在多次曝光后会被放大;光刻机的温控和湿度要更稳定,车间管理必须更严;检测数据的处理需要更智能的算法,来快速判断哪些缺陷是偶发,哪些是系统性的。没有这些看起来不起眼的环节撑着,光靠“多曝光”这招,很难在量产线上站住脚。

夜里在产线的人也许更能感受到这事的真实。有人在调机台到凌晨,另一些人守着检测报告一条条对照改参数。每一次小的改动都会被记下来,形成下一轮试验的依据。进展不会像新闻标题那样刺激,但也在持续发生。

来源:上进百灵鸟ftf93

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