目前,世界半導體制造龍頭三星、臺積電均已宣布將于2018年量產(chǎn)7納米晶圓制造工藝。這一消息使得業(yè)界對半導體制造的關鍵設備之一極紫外光刻機(EUV)的關注度大幅提升。此后又有媒體宣稱,有的國家將對中國購買EUV實施限制,更是吸引了大量公眾的目光。以目前中國半導體制造業(yè)的發(fā)展水平,購買或者開發(fā)EUV光刻機是否必要?中國應如何切實推進半導體設備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?
中國電子科技集團公司第四十五所集團首席專家柳濱:
中國力求2030年實現(xiàn)EUV光刻機國產(chǎn)化
193nm浸沒式光刻技術從2004年年底由TSMC和IBM公司應用以來,從90nm節(jié)點一直延伸到10nm節(jié)點,經(jīng)歷了12年時間。隨著7nm工藝的應用要求,193nm浸沒式光刻技術需要三到四次光刻,加劇了制造成本的提升和良率的降低。從工藝技術和制造成本綜合因素來看,普遍認為EUV設備是7nm以下工藝節(jié)點的最佳選擇,還要繼續(xù)往下延伸三代工藝,讓摩爾定律再延伸至少10年時間。
EUV除了價格昂貴之外(超過1億美元的價格),最大的問題是電能消耗大,電能利用率低,是傳統(tǒng)193nm光刻機的10倍,因為極紫外光的波長僅有13.5nm,投射到晶圓表面曝光的強度只有光進入EUV設備光路系統(tǒng)前的2%。在7nm成本比較中,7nm的EUV生產(chǎn)效率在80片/小時的耗電成本將是14nm的傳統(tǒng)光刻生產(chǎn)效率在240片/小時的耗電成本的1倍,這還不算設備購置成本和掩膜版設計制造成本的提高。2017年ASML宣布突破250W的EUV光源技術,EUV生產(chǎn)率達到125片/小時的實用化,實現(xiàn)里程碑的突破。
由于光刻技術是集成電路制造產(chǎn)業(yè)的核心,EUV是最新一代光刻技術,決定著我國集成電路制造進入國際主流技術和前端技術的關鍵環(huán)節(jié)。目前,先進國家的EUV技術已經(jīng)對我國形成了技術封鎖。
我國關注并發(fā)展EUV技術已有十幾年的時間,在國家02專項的支持下,相關單位取得了EUV光源等關鍵基礎性成果,在國家層面,《中國制造2025》將EUV列為集成電路制造領域的發(fā)展重點,并計劃在2030年實現(xiàn)EUV光刻機的國產(chǎn)化。
未來十幾年時間,圍繞EUV技術開展的各項研究和產(chǎn)業(yè)化推進將進一步展開,同時隨著國際化合作的推動,期盼著國內在該技術領域具有實質性突破,在我國半導體制造產(chǎn)業(yè)起到支撐作用。但是應該看到,ASML整個EUV技術商用化過程艱辛,投入的研發(fā)經(jīng)費巨大——超過200億美元。
家登精密董事長兼執(zhí)行長邱銘乾:
與EUV相關工藝技術要提早投入研究
談起7nm-5nm工藝升級,要回到一個原點,就是現(xiàn)有的光刻機要做到7nm-5nm,一定是做不下去的,傳統(tǒng)的方法是進行3次光刻。然而,這種做法會增加工藝流程,進而降低效率、增加成本。過去,在EUV尚未完善的時候,不得不采用這種做法。隨著EUV產(chǎn)品技術的相對成熟,光效提升、曝光速度逐步提高,我相信如果不使用EUV,要做到真正的5nm或者7nm工藝是有困難的?,F(xiàn)在業(yè)界對于7nm工藝,有7nm、7plus等的細分,其中便有是否采用EUV的因素。如果全部采用EUV生產(chǎn),產(chǎn)能和良率都有一定問題,因此會部分采用3次曝光的做法,進而出現(xiàn)工藝的細分。
ASML的EUV的光刻機價格高昂也是一個問題?,F(xiàn)在中國大陸正在突破28nm工藝,主流技術在45nm-60nm-90nm階段,進展到14nm-10nm-7nm還有一段路要走。因此什么時候采用EUV需要仔細考慮。此外,在技術上也是一個挑戰(zhàn)。目前第一梯隊的公司英特爾、臺積電、三星,在切入10nm-7nm-5nm之際都花費了大量的時間和資源。后續(xù)的第二梯隊、第三梯隊的公司要想跨過這道門檻也將花費大量的時間和資源。
如果中國大陸半導體廠商有計劃向10nm-7nm-5nm推進,建議相關公司要提早進行相應研究,特別是與EUV相關的工藝技術。現(xiàn)在EUV技術還不夠成熟,相關公司都在摸索。未來對技術的保密程度會越來越高,3~5年后再開展研究,難度會加大。
企業(yè)的發(fā)展定位不同,若有些廠商希望成為有量產(chǎn)能力、利潤不會很高的廠商,則不需要投入EUV的研發(fā);如果廠商定位的是成為業(yè)內翹楚,那就應早點進入EUV領域,因為現(xiàn)階段沒有EUV做不了3nm和5nm,這是很明確的答案。
盛美半導體董事長王暉:
中國設備廠要關注與EUV配合衍生的新工藝
EUV是一個新的技術,它的挑戰(zhàn)有很多。其中一個挑戰(zhàn)就是光源,光源可以使用多長時間?是否需要強光?產(chǎn)生的污染怎么解決?此外,若曝光時間很長,曝光效果就會受到影響。雖然在工藝流程中,采用EUV可以減少曝光次數(shù),但是機器修理次數(shù)會增多,最終的結果還是不理想的。
EUV是一個趨勢,先進工藝不用EUV肯定不行,但是采用EUV也是一個長期的過程,需要投入大量資源。廠商投入的時間點非常重要。對中國設備廠來說,從長期看,肯定會受到EUV的影響,與EUV配合將衍生新的工藝,在此基礎上,相關設備要與之配合。所以中國設備廠要跟蹤新的技術進展,注意相關工藝的變化,做好技術上的準備。當然,EUV是一個新技術,中國廠商也剛剛開始接觸,要時刻注意與其相關的工藝的變化。如果對現(xiàn)有工藝有沖擊的話就應該準備,應該采取積極的態(tài)度面對。
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