國(guó)際半導(dǎo)體制造龍頭三星,、臺(tái)積電先后宣布將于2018年量產(chǎn)7納米晶圓制造工藝,。這一消息使得業(yè)界對(duì)半導(dǎo)體制造的關(guān)鍵設(shè)備之一極紫外光刻機(jī)(EUV)的關(guān)注度大幅提升。此后又有媒體宣稱,，國(guó)外政府將對(duì)中國(guó)購(gòu)買EUV實(shí)施限制,，更是吸引了大量公眾的目光,。一時(shí)之間，仿佛EUV成為了衡量中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)桿,，沒(méi)有EUV就無(wú)法實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體強(qiáng)國(guó)之夢(mèng),。以目前中國(guó)半導(dǎo)體制造業(yè)的發(fā)展水平,，購(gòu)買或者開(kāi)發(fā)EUV光刻機(jī)是否必要?中國(guó)應(yīng)如何切實(shí)推進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?
    EUV面向7nm和5nm節(jié)點(diǎn)
    所謂極紫外光刻，是一種應(yīng)用于現(xiàn)代集成電路制造的光刻技術(shù),，它采用波長(zhǎng)為10～14納米的極紫外光作為光源,，可使曝光波長(zhǎng)降到13.5nm，這不僅使光刻技術(shù)得以擴(kuò)展到32nm工藝以下,，更主要的是,，它使納米級(jí)時(shí)代的半導(dǎo)體制造流程更加簡(jiǎn)化，生產(chǎn)周期得以縮短,。
    賽迪智庫(kù)半導(dǎo)體研究所副所長(zhǎng)林雨就此向《中國(guó)電子報(bào)》記者解釋：“光刻是芯片制造技術(shù)的主要環(huán)節(jié)之一,。目前主流的芯片制造是基于193nm光刻機(jī)進(jìn)行的。然而193nm浸沒(méi)光刻技術(shù)很難支撐40nm以下的工藝生產(chǎn),，因此到了22/20nm及以下工藝節(jié)點(diǎn),，芯片廠商不得不將193nm液浸技術(shù)和各種多重成像技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用，以便突破工藝極限,。但是采用多重成像的手段就需要進(jìn)行多次光刻,、蝕刻、淀積等流程,，無(wú)形中提升了制造成本,，拉長(zhǎng)了工藝周期?！?br/>    因此,，EUV技術(shù)實(shí)質(zhì)上是通過(guò)提升技術(shù)成本來(lái)平衡工序成本和周期成本。例如,，按照格羅方德的測(cè)算,，啟用EUV技術(shù)，在7nm和5nm節(jié)點(diǎn),，都僅需要1個(gè)光罩即可生產(chǎn),。這樣理論上來(lái)說(shuō)，就可以起到簡(jiǎn)化工藝流程,，減少生產(chǎn)周期的作用,。
    對(duì)此，芯謀研究總監(jiān)王笑龍便指出：“EUV技術(shù)的研發(fā)主要是針對(duì)傳統(tǒng)工藝中多次曝光等繁瑣問(wèn)題,。在過(guò)去的技術(shù)中，曝光過(guò)程可能重復(fù)2～3次,，但是EUV技術(shù)可以一次完成,，既減少了工序，又節(jié)約了時(shí)間,。在簡(jiǎn)化工藝流程,、縮短生產(chǎn)周期的同時(shí),，EUV也增加了產(chǎn)能，提升了效率,?！?br/>    中國(guó)購(gòu)買為時(shí)尚早
    針對(duì)EUV，在國(guó)內(nèi)流傳著一種聲音：受西方《瓦森納協(xié)議》的限制,，中國(guó)只能買到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,。日前,，ASML中國(guó)區(qū)總裁金泳璇在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)否認(rèn)了這一說(shuō)法。據(jù)金泳璇透漏：“國(guó)內(nèi)某知名半導(dǎo)體晶圓廠現(xiàn)已與ASML展開(kāi)7nm工藝制程EUV訂單的商談工作,，第一臺(tái)EUV設(shè)備落戶于中國(guó)指日可待,。”
    這就是說(shuō),，EUV要進(jìn)口到中國(guó)并沒(méi)有受到限制,。但是，EUV技術(shù)進(jìn)入中國(guó)最大的問(wèn)題可能并非受限與否,，而是有沒(méi)有必要現(xiàn)在購(gòu)買?由于EUV開(kāi)發(fā)的技術(shù)難度極高,，特別是EUV光源的功率不足，導(dǎo)致曝光時(shí)間過(guò)長(zhǎng),，使得EUV一直很難得到實(shí)用,，目前國(guó)際上EUV技術(shù)較為成熟的企業(yè)只有ASML一家，其銷售的EUV價(jià)格極為高昂,，一臺(tái)售價(jià)超過(guò)1億歐元,。而目前EUV的主要應(yīng)用范圍是7nm以下工藝節(jié)點(diǎn)，尤其5nm工藝節(jié)點(diǎn)的晶圓制造,。
    “對(duì)于國(guó)內(nèi)制造企業(yè)而言,，芯片制造的工藝水平還達(dá)不到EUV所擅長(zhǎng)的范圍，目前我們28納米量產(chǎn),，14納米還在布局,。對(duì)于EUV而言，如果采用該技術(shù)進(jìn)行14nm芯片量產(chǎn),，成本太高了,。”林雨指出,。
    王笑龍也認(rèn)為EUV技術(shù)對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)仍是一項(xiàng)挑戰(zhàn),。王笑龍介紹，EUV主要是從7nm開(kāi)始，目前國(guó)內(nèi)暫時(shí)沒(méi)有這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用,。國(guó)內(nèi)集成電路較為落后,，尚未達(dá)到EUV技術(shù)的先進(jìn)水平，國(guó)內(nèi)的一些企業(yè)尚未對(duì)該項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)生一定的支撐作用,?！癊UV進(jìn)入中國(guó)可能是多年以后的事情，目前國(guó)內(nèi)28nm才剛開(kāi)始,，14nm大概要2020年,，那么7nm技術(shù)，最壞的預(yù)測(cè)可能是2025年,，并且中國(guó)技術(shù)較為落后,，追趕先進(jìn)技術(shù)會(huì)產(chǎn)生高額費(fèi)用，暫時(shí)尚無(wú)足夠資金支撐這項(xiàng)技術(shù),?！蓖跣堈f(shuō)。
    實(shí)用化挑戰(zhàn)當(dāng)前依然存在
    事實(shí)上,，不僅中國(guó)對(duì)EUV的應(yīng)用時(shí)日尚早,，國(guó)際上對(duì)EUV的應(yīng)用也局限在很小的范圍。對(duì)于EUV產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中最大的挑戰(zhàn),，林雨表示主要來(lái)自于光源和持續(xù)生產(chǎn)率,。“例如,，250W光源是使EUV可用于芯片量產(chǎn)的關(guān)鍵要素,。到目前為止，ASML公司已經(jīng)推出多種采用80W光源的原型,，預(yù)計(jì)將在年底推出其首款125W系統(tǒng),。目前，250W光源主要存在于實(shí)驗(yàn)階段,，用于產(chǎn)業(yè)化流程中所急需突破的問(wèn)題是光源的可靠工作效率,。據(jù)賽迪智庫(kù)調(diào)查了解，Gigaphoton正在幫助ASML生產(chǎn)這種光源,?！绷钟暾f(shuō)。
    根據(jù)ASML不久前公布的數(shù)據(jù),，2017年EUV設(shè)備全年出貨量?jī)H有12臺(tái),，預(yù)計(jì)明年出貨量將增加至20臺(tái)，而現(xiàn)在客戶未出貨訂單為27臺(tái),。日前,，ASML公司將EUV光刻機(jī)小范圍量產(chǎn),，所配用的是業(yè)內(nèi)人士翹首以盼的250W光源,，計(jì)劃于2017年年底完成設(shè)備產(chǎn)品化,。
    除此之外，耗電量和曝光速度也是EUV技術(shù)的實(shí)踐者需要征服的挑戰(zhàn),?！肮饪棠z和光照膜是傳統(tǒng)工藝中使用到的材料，現(xiàn)在已經(jīng)不適應(yīng)EUV技術(shù)的發(fā)展,。此外,，EUV技術(shù)還面臨耗電量大等問(wèn)題。EUV目前的曝光速度與人們的期望還有一定差距,。假如傳統(tǒng)工藝一次曝光用1小時(shí),，整個(gè)過(guò)程共需4次曝光，一共要4小時(shí),，EUV技術(shù)只需要一次曝光,，預(yù)期耗費(fèi)1小時(shí)便可以完成，但是現(xiàn)實(shí)中卻需要3小時(shí)左右,?！蓖跣堈f(shuō)。
    成本高也是EUV技術(shù)的一個(gè)難題,?！癊UV技術(shù)研發(fā)投入的資金量很大，技術(shù)昂貴,，設(shè)備稀少,。如果這些問(wèn)題得不到改善，那么這項(xiàng)技術(shù)將無(wú)法得到實(shí)用,。鑒于以上所述,，EUV技術(shù)既是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇,?！蓖跣堈f(shuō)。
    長(zhǎng)期戰(zhàn)略,，中國(guó)不應(yīng)缺位
    盡管EUV現(xiàn)在還存在各種障礙,，但是其未來(lái)應(yīng)用前景依然各方被看好。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看,，發(fā)展EUV技術(shù)是非常必要的,。對(duì)此，林雨指出：“自上世紀(jì)九十年代起,，中國(guó)便開(kāi)始關(guān)注并發(fā)展EUV技術(shù),。最初開(kāi)展的基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)研究主要分布在EUV光源、EUV多層膜、超光滑拋光技術(shù)等方面,。2008年‘極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝’國(guó)家科技重大專項(xiàng)將EUVL技術(shù)列為下一代光刻技術(shù)重點(diǎn)攻關(guān),。《中國(guó)制造2025》也將EUVL列為了集成電路制造領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)對(duì)象,，并計(jì)劃在2030年實(shí)現(xiàn)EUV光刻機(jī)的國(guó)產(chǎn)化,。”
    “目前來(lái)看,，EUV這項(xiàng)技術(shù)對(duì)中國(guó)尚無(wú)實(shí)際意義,，但是具有一定的戰(zhàn)略意義。中國(guó)雖然技術(shù)落后,，研發(fā)EUV技術(shù)困難頗多,，但是仍要發(fā)展完整的工業(yè)體系，EUV是整套體系中最困難的一塊,。放眼于未來(lái),，中國(guó)的技術(shù)最后還是會(huì)到達(dá)高水平層次，7nm技術(shù)也會(huì)得到應(yīng)用,，這一步勢(shì)必要走,，所以現(xiàn)在的準(zhǔn)備工作是一定要做的，努力減小未來(lái)中國(guó)與世界的差距,，所以即使如今技術(shù)不成熟,、制作設(shè)備缺少、但是EUV技術(shù)還是要加大關(guān)注,，為未來(lái)我國(guó)技術(shù)做鋪墊,。”王笑龍說(shuō),。
    雖然國(guó)家政策對(duì)于先進(jìn)的EUV技術(shù)給予了研究支持,，但是中國(guó)在光刻行業(yè)的技術(shù)、人才等積累還很薄弱,。追逐國(guó)際領(lǐng)先者,，中國(guó)必將付出更大的精力和更多的資金?！皩?duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō),，這項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)薄弱，制作設(shè)備稀缺,，光學(xué)系統(tǒng)也會(huì)是極大的挑戰(zhàn),，可以這么比喻，在中國(guó),，做EUV要比做航空母艦困難得多,?！蓖跣堈f(shuō)。
    因此,，針對(duì)于中國(guó)EUV技術(shù)的發(fā)展,，王笑龍給出了一些建議?！白非髮?shí)用技術(shù)是企業(yè)的本能,，追求最新技術(shù)卻不符合企業(yè)效益。因此對(duì)于先進(jìn)的EUV技術(shù),，光靠企業(yè)和社會(huì)資本是無(wú)法支撐起來(lái)的，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō),，研發(fā)技術(shù)缺少資金的支持;對(duì)于社會(huì)資本來(lái)說(shuō),，缺乏熱情的投入，因此,，這項(xiàng)技術(shù)需要政府的支持,，需要國(guó)家政策的推進(jìn)?！蓖跣堈f(shuō),。