芯片无疑是现代科技的“心脏”,从智能手机、电脑到汽车、工业控制等各个领域,芯片都发挥着不可或缺的作用。
而在芯片制造的复杂流程中,光刻机是最为关键的设备。
提到光刻机,就不得不说荷兰的ASML公司,它在全球光刻机市场占据着绝对的主导地位,尤其是在顶级的极紫外光刻机领域,ASML更是拥有100%的市场份额。
可以说,它几乎掌控着全球高端芯片制造的命脉,ASML的光刻机之所以如此重要,是因为7nm及以下制程的芯片制造离不开它。
目前,全球的顶级晶圆厂,如台积电、三星、Intel等,都高度依赖ASML的EUV光刻机来生产先进制程的芯片。
然而,这一关键技术却成为了某些国家限制中国芯片产业发展的“利器”,美国凭借其在全球科技产业链中的影响力,不允许ASML向中国销售EUV光刻机。
甚至连先进的浸润式深紫外光刻机也设置了禁令,这使得中国的芯片制造企业在迈向7nm以下先进制程的道路上困难重重。
然而,面对美国的诸多封锁,中国的对策也不容小觑,如果国产芯片从这3个方向突围的话,这场芯片博弈很有可能就要结束了!
近年来,中国在光刻机领域的研发投入不断加大,科研人员们夜以继日地努力攻关,如今已在多个技术方向上取得了令人瞩目的进展。
而中国的这三条颇具潜力的技术路线,仿佛三把利刃,从不同方向“围攻”ASML的技术壁垒。
第一条路线来自上海微电子,它选择的是与ASML类似的传统技术路线,即从DUV逐步发展到浸润式DUV,最终迈向EUV 。
这条路线虽然成熟,但ASML已经在这条路上深耕多年,积累了深厚的技术优势和专利壁垒。
上海微电子目前推出的氟化氩光刻机,波长为193nm,套刻精度小于等于8nm,仍处于DUV的范畴,与ASML的EUV光刻机相比,上海微电子还有很长的路要走。
每一次技术指标的提升,每一个新部件的研发成功,都让中国离EUV光刻机的目标更近一步。
而这第二条路线就是纳米压印技术,这是一条与传统光刻技术截然不同的路径,璞璘科技传来好消息,他们自主设计研发的首台PL-SR系列喷墨步进式纳米压印设备已经成功交付给客户。
这台设备的线宽小于10nm,可别小看这个数字,这意味着它在精度上已经达到了与EUV光刻机相媲美的水平。
而且,它并非停留在图纸或者理论阶段,而是实实在在地实现了量产,已经在储存芯片、硅基微显、硅光及先进封装等领域发挥作用。
纳米压印技术的原理与传统光刻不同,它通过模具将图案压印在材料上,就像盖章一样,这种技术有望简化芯片制造流程,降低成本。
虽然纳米压印设备在效率、性能等方面可能还无法与EUV光刻机相比,但它的出现为中国芯片制造提供了一种全新的思路和选择。
这些线路的布阵让中国芯片的破局之路越来越短,而最后一条路线才是成功的开始。
第三条路线就是EUV光刻光源,它是EUV光刻机的核心部件之一,其重要性不言而喻,上海光机所的林楠团队采用创新的固体激光驱动技术。
利用1微米固体激光激发锡等离子体,成功产生了13.5纳米的极紫外线,且转换效率可能接近6%,几乎是ASML所采用方法转换效率的两倍。
这一成果发表在《中国激光》2025年第6期杂志上,引起了业界的广泛关注,哈尔滨工业大学的科研团队则通过粒子加速辐射的方式,获得了13.5纳米的极紫光。
他们所采用的放电等离子体极紫外光刻光源(DPP技术),具备能量转换效率高、成本低、体积小等优点。
哈工大团队早在2022年就推出了光源样机,2023年完成原型机研发,2024年上半年通过关键测试,如今已经掌握了七项光刻机核心技术,其成果突破速度之快令人惊叹。
这些光源技术的突破,为国产EUV光刻机的研发注入了强大的动力,解决了关键的“卡脖子”问题,让中国在EUV光刻机研发的道路上看到了更为清晰的曙光。
在芯片制造的产业链中,电子特气和半导体前驱体作为关键材料,其国产化进程也在同步推进,2025年中国电子特气市场规模近300亿,并且保持着每年10%的增长速度。
金宏气体、华特气体等国内企业纷纷取得突破,产品已经进入台积电、美光、中芯国际等国际头部晶圆厂的供应链。
不过,在高端前驱体和光刻气等领域,中国目前仍依赖进口,国产化率较低,但这也意味着有着巨大的发展潜力。
2024年全球半导体金属/氧化物前驱体市场规模达17亿美元,同比增长15%,亚化咨询预计,到2028年中国半导体前驱体市场将达12亿美元。
此外,芯片制造工艺与光刻机的配合也至关重要,台积电在芯片制造工艺方面处于全球领先地位,每一代技术都提前布局,投入大量资金进行研发。
2023年其研发投入高达360亿美元,目前已实现3nm量产,更先进的2nm也在研发中,中国的芯片制造企业需要在工艺研发方面迎头赶上,与国产光刻机的研发形成良好的协同效应。
尽管面临重重困难,但中国在科技研发领域的决心和实力不容小觑。
中国以后将不再受限于国外的技术封锁,并且能够自主生产7nm及以下先进制程的芯片,满足国内日益增长的芯片需求。
这不仅将推动中国电子信息产业的全面升级,还将对全球芯片产业格局产生深远影响。
中国的芯片制造企业将凭借成本优势和本土市场优势,在全球市场中占据更重要的地位,打破现有的市场垄断格局。
更新时间:2025-08-20
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