众所周知,过去几十年以来,芯片制造工艺,主要是光刻工艺。利用光线,将芯片电路图,投影到硅晶圆片上,中间最核心的设备,就是光刻机。
同时光刻技术,就直接定义了芯片工艺,直接决定芯片的制程水平和性能水平。
而光刻机这种设备,集成了物理学、光学、精密仪器、高分子物理与化学、数学、材料、自动控制、流体力学、高精度环境控制、软件等40多个学科。
所以目前全球能够制造光刻机的厂商,经大浪淘沙之后,就只有四家,分别是ASML、尼康、佳能、上海微电子。其中ASML处于垄断地位,占了90%的份额。
而光刻机的发展,主要从三个方面,第一是光线的波长,波长越短,技术越先进,所以早期是435nm(G-线)、365nm(I-线),后面发展到248nm(深紫外,DUV)、193nm(ArF,干式和水浸没式),以及现在的13.5nm(极紫外,EUV)。
而确定了光源之后,第二个方面,则是增大投影光刻物镜的数值孔径NA,因为NA越大,通过透镜的光线越多,能量越高,越能有效的控制,分辨率也就越高。
第三个方面,则是减小光刻工艺因子,这个算是系统的一种工艺参数,和光源、系统有很大关系。
目前最先进的EUV光刻机,光源是13.5nm波长,而NA达到了0.55,要再提升非常难,就算能提升,成本也会非常高。
同时工艺因子达到了0.25,也是理论上的极限,要突破更难,所以EUV光刻机,要再提升,很困难了。
所以这也是为何之前ASML称,EUV光刻机或难以再提升了,原因就在此,因为NA、光刻工艺因子,都达到极限了。
所以接下来,要想让光刻机前进,其实还是在光源的波长上,但大家都清楚,一旦波长变化,那么光刻机就换代了。
之前从G线到I线,到KrF,到ArF,再到EUV,第一代的升级,其实就是光源的升级,然后不同的光源升级后,带动NA变化,光刻工艺因子变化。
那么13.5nm之后,波长能变到多少呢?科学家们,提出了一种新的方案,叫做BEUV技术。
这个技术,是采用6.X nm的光源,它比EUV上采用的13.5nm波长更短,这样分辨率更高,同时还有焦深DoF,能够带来更大的工艺容忍度。
采用6.Xnm波长后,NA的数值、光刻工艺因子,也可以重新升级,然后实现新一轮的变化。
按照科学家们的预测,到2035年后,EUV光刻机应该会被BEUV光刻机替代掉,因为到时候的芯片工艺将低于1nm,只有BEUV光刻机,才能胜任了。
过去,我们在光刻机技术上一直落后于全球领先水平,那么当BEUV技术来临时,我们能不能赶紧提前布局,别让其它企业抢先捆绑住供应链,这样我们追上全球水平,让光刻机再也卡不住我们的脖子呢,就只有拭目以待了。