俄罗斯计划2028年量产7nm光刻机!

OFweek电子工程网 中字

据外媒报道,俄罗斯科学院的应用物理研究所(Russian Institute of Applied Physics of Russian Academy of Sciences,下称“IAP”)正在开发自己的光刻扫描仪,该扫描仪可以使用7nm节点工艺制造芯片。该研究所计划在几年内建造一台7nm的扫描仪,以击败ASML的同类产品。

据悉,该设备正在开发中,计划在2028年之前建成,当该设备准备就绪时,它可以对标ASML的Twinscan NXT:2000i型号的DUV光刻机,而ASML当时开发这台设备用了十多年时间。

俄罗斯计划2028年推出7nm光刻机

众所周知,在集成电路领域中,它的正确叫法是7nm制程工艺,或者7nm工艺。它的意思就是在集成电路(芯片)中,一个元件的尺寸能够达到7nm那么微小。也就是说,16nm工艺就代表着元件能够达到16nm大小。并且元件尺寸越微小,那么技术越先进,制造难度也就会越高。对比于现在一些主流的10nm、14nm与16nm工艺,同一个尺寸的集成电路(芯片)如果用的是7nm工艺,那么芯片上电子元件数量也就会更多,所以性能也就会更强,与此同时,功耗与发热却是会降低的。总体而言,7nm代表更强的性能与更低的功耗、发热。

当前半导体产业中,能支持7nm工艺节点的光刻机设备是一种高度复杂的设备,其涉及高性能光源、精密光学器件和精确计量等无数个关键部件。据了解,此次俄罗斯研究所计划打造的设备与ASML或尼康等公司生产的光刻机有所不同。例如,俄罗斯研究所计划使用大于600W的光源(总功率,而非中间聚焦功率),曝光波长为11.3nm(EUV波长为13.5nm),这将需要比现在更复杂的光学器件。由于该设备的光源功率相对较低,这将使该工具更紧凑、更容易制造。然而,这也意味着其扫描仪的产量将大大低于现代深紫外(DUV)工具。不过在IAP看来,这或许不是问题。

提到“2028年之前建成”这一时间节点IAP表示非常乐观。参考目前世界各大头部光刻机厂商的研发进程来看:ASML在2003年底推出了其第一个浸没式光刻系统-Twinscan XT:1250i,计划在2004年第三季度交付一个,以生产65nm逻辑芯片和70nm半间距DRAM。该公司花了大约五年时间,于2008年底发布了具有32nm功能的Twinscan NXT:1950i,从2009年开始交付客户。

然后,ASML又花了大约九年的时间,在2018年推出了具有7nm和5nm功能的Twinscan NXT:2000i DUV光刻机。综合来看,ASML用了将近14年的时间,从65nm发展到7nm,可见的先进工艺的提升有多么困难。

如今,IAP在没有任何芯片生产经验,也没有与芯片制造商合作的情况下,打算在六年左右的时间里,从头开始打造一台7nm的光刻机并将其付诸量产,这听起来非常不可思议。对此,俄罗斯科学院微结构物理研究所负责科技发展的副所长尼古拉·奇哈洛表示:“ASML是全球光刻技术的领导者,近20年来一直在开发其EUV光刻系统,结果证明该技术极其复杂。在这种情况下,ASML的主要目标是保持世界上最大的工厂所需的极高生产率。在俄罗斯,没有人需要如此高的生产率。在我们的工作中,我们从国内微电子面临的需求和任务开始-这与其说是数量,不如说是质量。首先,我们需要过渡到我们自己的制造工艺es,开发我们自己的设计标准,我们自己的工具,工程,材料,所以我们自己的道路在这里是不可避免的。事实上,我们需要在简单性和性能之间取得平衡。"

换句话说,IAP计划在2024年之前建造一台功能齐全的设备。这台设备不必提供高生产率或最高分辨率,但必须能够工作,并对潜在投资者具有吸引力。IAP计划在2026年之前构建一个具有更高生产率和分辨率的扫描仪测试版。这台设备的生产率预计不会达到最高水平,但满足批量生产应该没有问题。

据悉,IAP研发的7nm光刻机将于2028年问世,它应该拥有高性能光源(因此生产率更高)、更好的计量和整体能力。不过,目前还不清楚到2028年IAP和/或其生产伙伴将能够生产多少台这样的设备。

建造光刻机并非易事

据了解,目前能够独立完成高端光刻机的国家,在全世界找不到一个。这是为什么呢?原因很简单,一台光刻机由数万个部件组成,对技术、精细度、速度的要求高到令人难以想象,温度、湿度、光线等都会影响到最终的成败。有说法是这么形容的:相当于两架大飞机从起飞到降落,始终齐头并进。一架飞机上伸出一把刀,在另一架飞机的米粒上刻字,不可以出差错。

同样的道理,即便是光刻机厂商也需要来自上游供应商的半导体及设备,比如说合作企业信邦电子、公准精密、光罩等 ;在EUV(极紫外线)光刻的光源,需要激光系统技术;镜头需要物镜系统技术;精密制造需要操作台技术等;还有德国的蔡司(镜头);美国Cymer(激光技术);另外几家德国公司掌控着操作台技术等等,可以说仅仅依靠一个自己的力量,是很难在全球化的今天顺利达到预定目标的。此外,庞大的资金支持和技术人才共同支持,才有可能在光刻机的研发上更进一步。

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