2019年，中國(guó)大陸或?qū)⒂瓉?lái)首臺(tái)EUV光刻機(jī)。日前，全球光刻巨頭ASML(阿斯麥)正式澄清，EUV要進(jìn)口到中國(guó)大陸完全沒(méi)有任何問(wèn)題!

眾所周知，芯片是電子產(chǎn)品所必不可少的組件，芯片制造商要想成功地制造出芯片來(lái)，必須用到光刻機(jī)。對(duì)芯片制造商來(lái)說(shuō)，光刻機(jī)就是核心的生產(chǎn)設(shè)備。

　　目前，全球僅有極少數(shù)的光刻機(jī)設(shè)備廠商能夠研制出高端光刻機(jī)，而荷蘭的ASML則擁有全球晶圓廠光刻機(jī)設(shè)備高達(dá)8成的市場(chǎng)份額，在干式曝光機(jī)、浸潤(rùn)式光刻機(jī)，EUV(極紫外線光刻機(jī))的市場(chǎng)幾乎處于獨(dú)霸地位，臺(tái)積電、三星、英特爾等國(guó)際半導(dǎo)體巨頭都是其客戶(hù)。由于EUV光刻機(jī)的生產(chǎn)難度和成本都非常大，導(dǎo)致ASML的EUV全年出貨僅12臺(tái)，明年可望增加至20臺(tái)，現(xiàn)累積未出貨訂單約27臺(tái)，其中有5臺(tái)已被臺(tái)積電預(yù)訂，費(fèi)款高達(dá)5.5億美元。

　　一般來(lái)說(shuō)，一家芯片代工廠，從客戶(hù)那里獲得一個(gè)芯片生產(chǎn)訂單開(kāi)始算起，需要在60天內(nèi)為該客戶(hù)生產(chǎn)完所有硅片，這些硅片經(jīng)過(guò)封裝和測(cè)試等環(huán)節(jié)后，大約又需耗時(shí)一個(gè)月。不過(guò)，如果這家芯片代工廠采用EUV光刻技術(shù)，所用生產(chǎn)時(shí)長(zhǎng)將會(huì)大幅縮短，并且產(chǎn)品良率也會(huì)提高很多。EUV最大的優(yōu)點(diǎn)就是20多天即可出廠，而用其他工藝則要80多天。

　　在國(guó)內(nèi)，受西方《瓦森納協(xié)議》的限制，中國(guó)只能買(mǎi)到ASML的中低端產(chǎn)品，出價(jià)再高，也無(wú)法購(gòu)得ASML的高端設(shè)備。甚至還有人認(rèn)為，臺(tái)積電、三星等在制程上之所以大幅領(lǐng)先中芯國(guó)際，主要是因?yàn)锳SML最先進(jìn)的光刻機(jī)對(duì)大陸禁售。

　　那么，ASML的EUV光刻機(jī)真的對(duì)大陸禁售?到底是受產(chǎn)量限制，還是相傳受到國(guó)際條約《瓦森納協(xié)議》的制約?

　　近日，ASML中國(guó)區(qū)總裁金泳璇在接受媒體(DIGITIMES)采訪時(shí)正式澄清，ASML對(duì)大陸晶圓廠與國(guó)際客戶(hù)一視同仁，只要客戶(hù)下單，EUV要進(jìn)口到中國(guó)完全沒(méi)有任何問(wèn)題。在交期方面，所有客戶(hù)也都完全一致，從下單到正式交貨，均為21個(gè)月。

他還透露，目前已有大陸晶圓廠巨頭與ASML展開(kāi)7納米工藝制程的EUV訂單洽談，2019年大陸首臺(tái)EUV可望落地。值得一提的是，中芯國(guó)際正好在今年3月宣誓進(jìn)軍7納米，還表示已和ASML達(dá)成合作。由此看來(lái)，ASML所說(shuō)的“大陸晶圓廠巨頭”應(yīng)是中芯國(guó)際無(wú)疑了!

中國(guó)的光刻機(jī)現(xiàn)在達(dá)到多少納米了？

2016年底，華中科技大學(xué)國(guó)家光電實(shí)驗(yàn)室目前利用雙光束在光刻膠上首次完成了 9nm 線寬，雙線間距低至約 50nm 的超分辨光刻。未來(lái)將這一工程化應(yīng)用到光刻機(jī)上可以突破國(guó)外的專(zhuān)利壁壘，直接達(dá)到 EUV 的加工水平。

2014年10月瑞典皇家諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)決定將當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予打破光學(xué)衍射極限發(fā)明超分辨率光學(xué)顯微技術(shù)的三位科學(xué)家，以表彰他們?cè)诔直媛使鈱W(xué)成像方面的卓著貢獻(xiàn)。其中斯蒂芬·黑爾教授發(fā)明的STED超分辨技術(shù)采用二束激光，一束激發(fā)激光(Exciting Laser Beam)激發(fā)顯微鏡物鏡下的熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光，另外一束中心光強(qiáng)為零的環(huán)形淬滅激光(Inhibiting Laser beam)淬滅激發(fā)激光產(chǎn)生的熒光。這兩束光的中心重合在一起，使得只有處于納米級(jí)環(huán)形淬滅激光中心處的熒光分子才能正常發(fā)光，通過(guò)掃描的辦法就可以得到超越衍射極限的光學(xué)成像。

遵循這個(gè)思路，華中科技大學(xué)國(guó)家光電實(shí)驗(yàn)室的甘棕松教授在國(guó)外攻讀博士學(xué)位期間，采用類(lèi)似方法在光刻制造技術(shù)上取得進(jìn)展，成功突破光學(xué)衍射極限，首次在世界范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)記錄的單線 9nm 線寬，雙線間距低至約 50nm 的超分辨光刻。未來(lái)將這一技術(shù)工程化應(yīng)用到光刻機(jī)上，能夠突破光學(xué)衍射極限對(duì)投射電路尺寸的限制從而實(shí)現(xiàn)超分辨光刻，有望使國(guó)產(chǎn)集成電路光刻機(jī)擺脫一味采用更短波長(zhǎng)光源的技術(shù)路線。

采用超分辨的方法突破光學(xué)衍射的限制，將光聚集到更小的尺寸，應(yīng)用到集成電路光刻可以帶來(lái)兩個(gè)方面的好處：一方面可以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率，不再需要采用更短波長(zhǎng)的光源，使得光刻機(jī)系統(tǒng)造價(jià)大大降低;另外一方面采用可見(jiàn)光進(jìn)行光刻，可以穿透普通的材料，工作環(huán)境要求不高，擺脫 EUV 光源需要真空環(huán)境、光刻能量不足的羈絆。

與動(dòng)輒幾千萬(wàn)美元的主流光刻機(jī)乃至一億美元售價(jià)的 EUV 光刻機(jī)相比，超分辨光刻硬件部分只需要一臺(tái)飛秒激光器和一臺(tái)普通連續(xù)激光器，成本只是主流光刻機(jī)的幾分之一。該系統(tǒng)運(yùn)行條件比紫外光刻溫和得多，不需要真空環(huán)境，不需要特殊的發(fā)光和折光元器件，和一般光刻系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)僅僅是引入了第二束光，系統(tǒng)光路設(shè)計(jì)上改動(dòng)比較小，光刻機(jī)工程化應(yīng)用相對(duì)容易，有希望使國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)在高端領(lǐng)域彎道超車(chē)、有所突破。