掩膜版的技術迭代
掩膜版產(chǎn)品誕生至今約70多年,是電子制造行業(yè)中使用的生產(chǎn)制具。由于掩膜版技術演變較慢,下游運用廣泛且不同行業(yè)對掩膜版的性能、成本等要求不同,不同代別的產(chǎn)品存續(xù)交疊期長,如第二代菲林掩膜版誕生于二十世紀60年代初,至今仍在PCB、FPC、TN/STN等行業(yè)使用。
1)手繪菲林
掩模板發(fā)明于20世紀50年代,早期的掩模板是純手工繪制,將人們用最普通的坐標圖紙,蓋上一層紅色的膜。至于為啥是紅色,最主要的原因是紅膜遮光性比較強。
做好了一層紅膜后,其實這也是過渡方案,在進行芯片生產(chǎn)前,還需要微縮相機把整個掩模板的尺寸進行縮小,有時還需進行多次微縮。
2)計算機輔助
20世紀70年代,工程師們開始在計算機上作圖,通過在計算機上實現(xiàn)二維坐標軸的建立,但是因為當時的屏幕不大,鼠標也不像現(xiàn)在這么成熟,當時仍有部分工程師還在使用坐標紙畫圖。
3)電子設計自動化
20世紀90年代,針對越來越多的晶體管數(shù)量,一條一條線去勾勒芯片架構的時代已經(jīng)過去,取而代之的是EDA軟件,EDA軟件是指用計算機輔助設計來實現(xiàn)集成電路芯片的功能設計、綜合、驗證、物理設計(包括布局、布線、版圖、設計規(guī)則檢查等)等流程的設計方式。至此,人們終于不需要再用紙和筆來設計芯片了?,F(xiàn)在的芯片設計過程,從芯片的功能設計,到電路結構設計,再到芯片版圖的物理實現(xiàn),全部借助于EDA軟件來完成,其中還包括復雜而精確的設計檢查、模擬仿真等,可以保證容納了上百億只晶體管的芯片設計萬無一失。
掩膜版產(chǎn)品優(yōu)勢主要是其在轉移電路圖形過程中的精確性和可靠性,第五代掩膜版產(chǎn)品擁有較高的光學透過率、較低的熱膨脹系數(shù)、良好的平整性和耐磨性以及能夠?qū)崿F(xiàn)較高的精度被廣泛運用于各個行業(yè)。
未來潛在的風險是無掩膜技術的大規(guī)模使用,無掩膜技術因僅能滿足精度要求相對較低的行業(yè)(如PCB板)中圖形轉移的需求,且其生產(chǎn)效率低下,而無法滿足對圖形轉移精度要求高以及對生產(chǎn)效率有要求的行業(yè)運用,因此不存在被快速迭代的風險。
頭部的第三方掩膜版廠具備精密制程的量產(chǎn)能力,如Photronics、DNP的技術節(jié)點已達5nm,Toppan的技術節(jié)點達14nm;而包括臺灣在內(nèi)的國內(nèi)廠商主要產(chǎn)能還在65nm以上。
技術難點
光掩模版的技術難點主要在于光刻環(huán)節(jié)中,對制程的要求、對位置精度的控制、對曝光的控制、與光刻機設備的匹配等問題。
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