光刻機VS蝕刻機：同是芯片制造機，命運分兩極
發(fā)表時間：2019-08-20 15:28:13
談及芯片問題，大家對我國的印象也許還停留在嚴(yán)重依賴進(jìn)口的形象中，一場中美貿(mào)易戰(zhàn)將這一行業(yè)暴露在了公眾的面前，于是芯片行業(yè)開始了“造芯運動”。那么，經(jīng)過這段時間的大操大辦，我國是否有進(jìn)展呢？近日就傳來了好消息，中芯國際自主研發(fā)的5nm蝕刻機已成功被臺積電驗收。目前，臺積電已宣布與中微合作。中國芯片從28nm到10nm，再到7nm，演繹著黑馬奇跡，不斷實現(xiàn)自我超越。
中微制造的5納米蝕刻機是完全自主研發(fā)的。這家成立僅15年的半導(dǎo)體公司是中國最大的芯片方案制造商，為中國的科技做出了貢獻(xiàn)。蝕刻工藝也開始慢慢突破。在未來，它將逐步突破技術(shù)難題。
當(dāng)然，值得提醒的是，5nm蝕刻機的成功并不意味著它可以批量生產(chǎn)5nm芯片。目前世界上還是7納米芯片是最先進(jìn)的。蝕刻機是芯片生產(chǎn)中不可缺少的一個環(huán)節(jié)，而最重要的環(huán)節(jié)是光刻。但目前我國的科技水平還沒有獨立開發(fā)出10 nm范圍內(nèi)的光刻強度，仍然處于90 nm光刻的水平。
說到這里，就涉及到一個問題，什么是蝕刻機？為什么在生產(chǎn)芯片的過程中需要這種設(shè)備？
什么是蝕刻機？
簡單來說，所謂的蝕刻機，就是在芯片生產(chǎn)的過程中所必須使用的一種設(shè)備，這種設(shè)備的作用就好像是雕刻中的刻刀一樣，用種種手段把一塊完整的金屬板中我們不需要的部分給去除掉，剩下的就是我們需要的電路了。
那什么是等離子蝕刻機？
蝕刻機的最終目的就是不斷把金屬板表面我們不需要的部分給挖掉。
為了達(dá)到上述目的，最開始是使用的化學(xué)物質(zhì)來挖掉這些物質(zhì)，畢竟化學(xué)物質(zhì)可以跟金屬板中的材料發(fā)生反應(yīng)，十分快速方便，但是其中也產(chǎn)生了一個很大的問題：液體的腐蝕是向各個方向的，不好控制。
打個形象的比方，你用一塊板子能夠擋住洪水嗎？答案是不能，因為水會繞過這塊板子。而用化學(xué)物質(zhì)腐蝕金屬表面有很多的弊端。下面這張圖就很好的說明了這種問題，化學(xué)液體繞過了覆蓋晶圓表面的光刻膠，腐蝕了我們不想腐蝕的部分。如果我們要求電路非常細(xì)，那么這種多余的腐蝕肯定會影響電路的性能。這就好比一根柱子，你在兩邊挖掉一點兒，如果這根柱子很粗，那么沒什么太大的關(guān)系，如果這根柱子很細(xì)，那么估計就要倒掉了——這也是為什么化學(xué)物質(zhì)蝕刻的方法不適用于更高制程的芯片。
所以我們需要一種不會拐彎的物質(zhì)來腐蝕金屬表面，這種東西是什么呢？答案是“光”。光是不會拐彎的，所以可以筆直地腐蝕金屬表面。當(dāng)然了，這里的“光”不是真的光，而是一種等離子體，通過等離子體來對金屬表面進(jìn)行蝕刻。為什么等離子可以腐蝕金屬表面、怎么產(chǎn)生等離子的，這個不重要，我們只需要知道等離子蝕刻更好、可以用來制造更精密的芯片就行了。比如說下面這幅圖，就可以很好地說明兩種刻蝕方法的區(qū)別。
蝕刻機、光刻機傻傻分不清楚
可能會有一部分人把蝕刻機與光刻機搞混，畢竟這倆經(jīng)常一起出現(xiàn)，但其實它們之間還是有很大的差別的?？梢哉f光刻機是芯片制造的魂，蝕刻機是芯片制造的魄，要想制造高端的芯片，這兩個東西都必須頂尖。
這倆機器最簡單的解釋就是光刻機把電路圖投影到覆蓋有光刻膠的硅片上面，刻蝕機再把剛才畫了電路圖的硅片上的多余電路圖腐蝕掉，這樣看起來似乎沒什么難的，但是有一個形象的比喻，每一塊芯片上面的電路結(jié)構(gòu)放大無數(shù)倍來看比整個北京都復(fù)雜，這就是這光刻和蝕刻的難度。
光刻的過程就是現(xiàn)在制作好的硅圓表面涂上一層光刻膠（一種可以被光腐蝕的膠狀物質(zhì)），接下來通過光線（工藝難度紫外光＜深紫外光＜極紫外光）透過掩膜照射到硅圓表面（類似投影），因為光刻膠的覆蓋，照射到的部分被腐蝕掉，沒有光照的部分被留下來，這部分便是需要的電路結(jié)構(gòu)。
我國蝕刻機發(fā)展?fàn)顩r
正如文章首段展示的那樣，我國蝕刻機發(fā)展的狀況相對不錯。中微半導(dǎo)體的表現(xiàn)充分證明了這種設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)了量產(chǎn)化。顯然，這方面中國已經(jīng)是世界頂尖水平。然而，光刻機的境地就比較尷尬，光刻機企業(yè)不管是上海微電子的90nm光刻機，還是無錫影速200nm光刻機，與世界最先進(jìn)的7nm制程都相去甚遠(yuǎn)，在這兩條道路上，蝕刻機要再接再厲，而光刻機則需要迎頭趕上。
中微制造的5納米蝕刻機是完全自主研發(fā)的。這家成立僅15年的半導(dǎo)體公司是中國最大的芯片方案制造商，為中國的科技做出了貢獻(xiàn)。蝕刻工藝也開始慢慢突破。在未來，它將逐步突破技術(shù)難題。
當(dāng)然，值得提醒的是，5nm蝕刻機的成功并不意味著它可以批量生產(chǎn)5nm芯片。目前世界上還是7納米芯片是最先進(jìn)的。蝕刻機是芯片生產(chǎn)中不可缺少的一個環(huán)節(jié)，而最重要的環(huán)節(jié)是光刻。但目前我國的科技水平還沒有獨立開發(fā)出10 nm范圍內(nèi)的光刻強度，仍然處于90 nm光刻的水平。
說到這里，就涉及到一個問題，什么是蝕刻機？為什么在生產(chǎn)芯片的過程中需要這種設(shè)備？
什么是蝕刻機？
簡單來說，所謂的蝕刻機，就是在芯片生產(chǎn)的過程中所必須使用的一種設(shè)備，這種設(shè)備的作用就好像是雕刻中的刻刀一樣，用種種手段把一塊完整的金屬板中我們不需要的部分給去除掉，剩下的就是我們需要的電路了。
那什么是等離子蝕刻機？
蝕刻機的最終目的就是不斷把金屬板表面我們不需要的部分給挖掉。
為了達(dá)到上述目的，最開始是使用的化學(xué)物質(zhì)來挖掉這些物質(zhì)，畢竟化學(xué)物質(zhì)可以跟金屬板中的材料發(fā)生反應(yīng)，十分快速方便，但是其中也產(chǎn)生了一個很大的問題：液體的腐蝕是向各個方向的，不好控制。
打個形象的比方，你用一塊板子能夠擋住洪水嗎？答案是不能，因為水會繞過這塊板子。而用化學(xué)物質(zhì)腐蝕金屬表面有很多的弊端。下面這張圖就很好的說明了這種問題，化學(xué)液體繞過了覆蓋晶圓表面的光刻膠，腐蝕了我們不想腐蝕的部分。如果我們要求電路非常細(xì)，那么這種多余的腐蝕肯定會影響電路的性能。這就好比一根柱子，你在兩邊挖掉一點兒，如果這根柱子很粗，那么沒什么太大的關(guān)系，如果這根柱子很細(xì)，那么估計就要倒掉了——這也是為什么化學(xué)物質(zhì)蝕刻的方法不適用于更高制程的芯片。
所以我們需要一種不會拐彎的物質(zhì)來腐蝕金屬表面，這種東西是什么呢？答案是“光”。光是不會拐彎的，所以可以筆直地腐蝕金屬表面。當(dāng)然了，這里的“光”不是真的光，而是一種等離子體，通過等離子體來對金屬表面進(jìn)行蝕刻。為什么等離子可以腐蝕金屬表面、怎么產(chǎn)生等離子的，這個不重要，我們只需要知道等離子蝕刻更好、可以用來制造更精密的芯片就行了。比如說下面這幅圖，就可以很好地說明兩種刻蝕方法的區(qū)別。
蝕刻機、光刻機傻傻分不清楚
可能會有一部分人把蝕刻機與光刻機搞混，畢竟這倆經(jīng)常一起出現(xiàn)，但其實它們之間還是有很大的差別的?？梢哉f光刻機是芯片制造的魂，蝕刻機是芯片制造的魄，要想制造高端的芯片，這兩個東西都必須頂尖。
這倆機器最簡單的解釋就是光刻機把電路圖投影到覆蓋有光刻膠的硅片上面，刻蝕機再把剛才畫了電路圖的硅片上的多余電路圖腐蝕掉，這樣看起來似乎沒什么難的，但是有一個形象的比喻，每一塊芯片上面的電路結(jié)構(gòu)放大無數(shù)倍來看比整個北京都復(fù)雜，這就是這光刻和蝕刻的難度。
光刻的過程就是現(xiàn)在制作好的硅圓表面涂上一層光刻膠（一種可以被光腐蝕的膠狀物質(zhì)），接下來通過光線（工藝難度紫外光＜深紫外光＜極紫外光）透過掩膜照射到硅圓表面（類似投影），因為光刻膠的覆蓋，照射到的部分被腐蝕掉，沒有光照的部分被留下來，這部分便是需要的電路結(jié)構(gòu)。
我國蝕刻機發(fā)展?fàn)顩r
正如文章首段展示的那樣，我國蝕刻機發(fā)展的狀況相對不錯。中微半導(dǎo)體的表現(xiàn)充分證明了這種設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)了量產(chǎn)化。顯然，這方面中國已經(jīng)是世界頂尖水平。然而，光刻機的境地就比較尷尬，光刻機企業(yè)不管是上海微電子的90nm光刻機，還是無錫影速200nm光刻機，與世界最先進(jìn)的7nm制程都相去甚遠(yuǎn)，在這兩條道路上，蝕刻機要再接再厲，而光刻機則需要迎頭趕上。
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