让我们来看看193nm和14nm的区别。
193nm指的是什么,这里的193nm指的是光源波长,也就是深紫外光波长。
14nm级别CPU中的14nm指的是,晶体管结构中栅极的宽度(栅长),栅极越短,电流损耗越少,表现出来发热和功耗就会越少。
gate(绿色部分)为栅极,只要控制两段电流的通断为什么可以用193nm波长的光源制造14nm制程的芯片
一是,波峰和波谷在无法突破衍射极限的情况下,可以利用光刻胶的性质,通过特定的化学处理或者是物理处理,不同的光刻胶有了不同的特性,简单的来说使光刻胶到达一个特定的曝光量后才融化,通过这种办法当曝光量到达某个值过后光刻胶融化,过了这个值就不在变化,这样就可以去的小于波长的的结构,如下图。
黄色方框区域极为去的结构长度,小于波长
二是由于第一种方法光刻胶有限制,并不能做出无限小需要的结构,这个时候就可以利用到多次曝光,就是在第一次已经曝光过的结构之上,重复曝光,下图中黄色为第一次曝光,蓝色为第二次,只要将两次重叠在一起,这样结构宽度就会减小一半。
中国的刻蚀机技术
讲到中国的刻蚀机,大家都知道是中微半导体,但是很少人知道中微的幕后功臣尹志尧,他曾经在美国硅谷工作20余年,个人拥有专利近百项,没回国之前担任美国应用材料公司副总裁,带着自己的团队回来,在什么都没有的情况下,创办了现在的中微半导体。
在中国没有一点半导体基础的情况下,中微在尹老带领下弯道超车,现在已经量产的7nm级别刻蚀机,世界一流,已经向台积电供货,并且已经掌握独一无二的5nm刻蚀机技术,目前正在准备量产中。
我们有理由相信,中国半导体技术的落后只是占时的,有很多向尹老这样的默默付出者,他们在为中国半导体事业默默奉献着,他们是中华民族不屈的脊梁。
14纳米CPU:是指芯片的制程是14纳米。即半导体集成电路制造的“线宽”---就是尺寸14纳米。
193纳米光刻机:我想应该说的是193纳米液浸式光刻技术,采用的是远紫外光源。当前10纳米制程光刻机是采用这个技术。台积电最近宣布7纳米量产成功,不知道是极紫外光还是原来的193纳米液浸式光刻。按照光波长度,小于190纳米的称为极紫外光。2017年初,台积电向荷兰ASML订货,定的是极紫外光刻机。荷兰ASML和我们长春光机所研制的极紫外光刻技术,采用的波长都是13.5纳米。
5纳米刻蚀机:现在量产的刻蚀机最小制程是7纳米。5纳米还没出现。
在芯片制造中,要生产的芯片、光刻机、刻蚀机三者的的制程应当一致。比如,生产14纳米的芯片,要用14纳米的光刻机放样(在晶圆上用光画好电路图样)、14纳米的刻蚀机雕刻(等离子刻蚀)。
目前,在桌面电脑CPU领域,制程停留在14纳米很长时间。而手机芯片已经从10纳米进入7纳米时代。台积电刚刚宣布7纳米芯片量产技术成功。制程越小,同样体积容纳的晶体管越多,运算能力越强,越省电。这对手机这种电源受限(电池),体积受限(追求轻、薄、小)的设备尤其重要。而电脑就没有这方面的压力。
中微是给台积电提供7纳米刻蚀机的厂家之一。中微与台积电在 28 nm 制程时便已开始合作,并一直延续到14nm、10 nm到今天的7纳米。在刻蚀机领域,还有应用材料、科林研发 、东京威力科创、日立先端这几家外国企业具备同等实力。
下图:中微刻蚀机
至于中微的5纳米刻蚀机,现在还没出来。出来也没有意义。因为5纳米的光刻机还没有,不能把放样做到5纳米,要5纳米的刻蚀机做什么用呢?中微是做了5纳米刻蚀机的技术储备,只要5纳米光刻机面世,即可推出5纳米的刻蚀机。刻蚀机的技术难度比光刻机还是要小得多。
下面说说光刻机,我们现在就卡在光刻机上。目前国内量产的只能做到90纳米。上海微电子的产品。而荷兰ASML已经量产7纳米产品。差距不是一点两点。
不过,我们已经采取直接进入极紫外光刻技术台阶的策略,并取得很大进展。
2017年6月,“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项(02专项),“极紫外光刻关键技术研究”项目顺利验收。实现了国内首次极紫外光投影光刻32 纳米线宽的光刻胶曝光图形。当然这是在实验室中完成的,距离量产还有距离。但这是在技术封锁下的一次重大突破。
项目由长春光机所牵头,参与单位有:中科院光电技术研究所、中科院上海光学精密机械研究所、中科院微电子研究所、北京理工大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学。未了这一刻,从试制 极紫外光样机算起,整整花了16年。
让我们为默默奋战在科研一线的工作者们致敬。
光刻机,顾名思义就是用光做为能量,进行实物雕刻的机器;刻蚀机,就是刻蚀掉对产品本身设计不想保留那部分的机器。
14纳米是指光刻机制造芯片所达到的线宽工艺。线路越细小,晶体管栅极越短,单位面积所刻制晶体就越多,芯片效率就越高越省电,目前最高工艺已达7纳米.如台积电正在量产的麒麟980就是这个极品工艺
要想有纳米级的工艺,普通光源是无法满足芯片制造要求,因为普通光源波长太大,存在太强的衍射,小孔成像原理知道,光线透过小孔射到屏上,亮斑之外还有余光绕过。现实光源采用波长更短(193纳米),频率更好,直线性更强(衍射更小)的紫外激光。随着工艺的推进,对光源要求会更加严格…
简单的说,芯片制造第一步就是转录刻模。类似照相原理:把设计好的原理结构制成掩模薄片(类比成相片做好的底片),然后通过193纳米的光照,投射到涂胶的晶圆薄片上,在薄薄的胶莫上留下芯片结构图像,从而把设计图纸的容转录到晶圆薄片的胶莫上,朋友你明白了吧
带有图像信息的胶莫,在刻蚀机的作用下,曝光的部分胶莫开始溶解脱落熔化。未被胶体薄膜覆盖的硅晶体因失去保护,而在离子作用下被刻蚀掉。刻蚀机工艺越先进,刻蚀精度越高,五纳米可刻蚀7纳米,但不能反过来用,那那样刻蚀的效果质量会太糟糕。刻蚀机其实才更像雕刻刀…
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这个问题在头条上提问,恐怕极少有人正确回答。这是新科技领域,专门从事研究的科技专业研究人员,正在进一步研究的范畴。网上瞎喷有人喷,回答此问题得上中科院的研究所。5纳米刻蚀机我得学精、学透,亲自操作过才敢回答。
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