從林本堅聲稱中國中芯手中現有設備就可以做到5nm芯片說起。
文章來源: insoine22022-01-03 11:58:32

林本堅是誰? 半導體製造行業的人都知道, 他是曾經服務於台積電的3位美國工程院院士之一(另外2位是張忠謀和胡正明),浸潤式光刻技術的發明人。

光刻機和光刻技術現在中國幾乎是家喻戶曉, 主要是中國媒體很不負責任地大聲疾呼, 把中國半導體製造落後的原因歸咎於美國或西方對華光刻機限售。  其實,光刻以前從來就不是啥關鍵技術,早期芯片製造廠是自己動手製造光刻機, 到上世紀末期,日本人憑他們的精細打敗了一群美國生產廠家,基本上統治了這塊市場。

到了本世紀開頭,原有光刻技術已經不能滿足摩爾定律要求了,當時有2個新方向,一是157nm波長紫外光刻、以空氣為介質的“幹式”光刻技術的突破,日本人把主要力量放在這個方向, 2是EUV(極紫外光刻),這是美國人努力的方向,為此還成立了EUV聯盟, 聯合當時的6家巨頭合作開發EUV。 這時剛轉到台積電不久的林本堅, 卻到處推銷他的用水做介質的紫外浸潤式光刻。

其實浸潤式光刻是林本堅在IBM工作時做的工作,他後來回憶,當時IBM裏麵各個路線試嚐都有,其中最被看好的是X光光源, 林於是在他的辦公室門外貼個條子:beat X ray.  X光光刻後來沒做出來,林的紫外光浸潤式光刻做出來了, 但沒引起公司的重視,這就是大公司的弊端之一了。 ps. 到了2019年,中科院什麽所也用X光在實驗室做了啥,在中國媒體上宣稱取得所謂光刻“突破”,引起粉紅們歡呼一片,唉,作為曾經粉紅的我, 中國半導體行業放的衛星見得多不勝數,早就知道是怎麽一回事,肯定又是無疾而終。

林本堅推銷的浸潤式光刻, 引起了2家公司的興趣,一個是德國飛利浦公司的子公司,當時在光刻領域還是無名小卒的ASML。 還有日本的尼康, 至於為啥後來ASML打敗日本的2家公司(尼康和佳能),  我在自己的博克裏別的帖子裏說過了,這裏再貼一次: 日本人做事認真,但局限在自己的圈子裏,而荷蘭作為現代資本主義的鼻祖,走的是跨國利用全球人才和技術資源的路子, 它的技術開發人員是國際化的,技術和零部件來自全球各地,比如多達50%來自美國,鏡頭來自德國蔡斯,台灣也有它的零部件供應商,而它自己集中精力關注整機整合,實踐證明,這套方式要比日本人有競爭優勢。

總之,林本堅的浸潤式光刻路線大獲成功, 他也因此獲得了應得的榮譽,憑浸潤式光刻和胡正明發明的Finfet芯片結構,半導體製造業保持了摩爾定律, 從um級進步到7nm,  台積電用DUV(深紫外浸潤式光刻), 使用多重暴光,在2019年量產了7nm級別芯片,但再往下做,用浸潤式光刻就很困難了,這時EUV出場了。

前麵提到美國的EUV同盟,因為進展緩慢,也做不下去了,同盟中也最後也隻有intel還有芯片製造部門,AMD/motorola/ IBM 早就把自己的芯片製造部門剝離,就是美國現在唯一的芯片代工公司GF。 而荷蘭公司ASML因為浸潤式光刻的大成功,而瞄上了下一代光刻EUV, 投入開發後覺得自己力量不足,於是在2012年拉了下遊3大客戶intel/三星/台積電出資入股來共擔風險來繼續開發EUV,  intel是出資最多的, 買了15%ASML股份,三星我記得是5%,台積電最少,3%, 而且在2年後早早就把它的股份賣掉了,應該說,台積電原來是最不看好EUV的,我個人估計也與林本堅有關,林堅持認為EUV做不成,而他的浸潤式可以長期往下做,可見,人很難跳出讓自己大獲成功的路徑。

但具有諷刺意味的是,EUV在2017年終於實用化之後,反而是台積電應用得最成功,他們首先用EUV做出了7nm改進版(N7製程), 去年Q2又推出了5nm量產, 今年Q3有開始了3nm試產,按他們過去的曆史規律,一年後應該會量產。

中國大陸的芯片製造,實際上與中國過去在我開發的曆史是斷開的,因為半導體行業迭代太快,中國自己在實驗室仿製都遠遠跟不上,而引進的國外生產線,往往等自己能掌握的時候,已經給拋開幾代以後了,而後續開發,因為官辦機構固有蹩端,根本就跟不上,但牛皮倒是不斷。 直到本世紀初,台灣人到上海辦了中芯,全盤用了國外設備和主要是台灣的人才和技術,才等於重新開始中國大陸的半導體製造, 中芯在中國大陸一直保證頭牌位置,技術也一直在進步,但與台積電比,進步沒有台積電大,所以其差距反而在拉大。 中芯在2019年底就號稱量產了14nm, 當時我就說了,他們實際上是在試產,原來我估計,它們最快一年後能量產,但直到現在,在他們的財報裏,14nm製程營收還沒有單獨列出,也就是說,實際上至今還沒有量產。

中芯目前手上的設備,包括ASML的DUV光刻機, 理論上做到7nm量產是沒問題的,台積電2019年量產7nm時的設備還沒有中芯片現在好,比如ASML DUV 那時是1980Di款,現在已經進了2代了,到了2000i和2050i款了, 這些設備,至目前為止其銷售對中芯是敞開的。 美國打壩子的,隻是EUV,當時中芯已經定購了一台EUV用在實驗室做研究,但在交貨時,美國對荷蘭政府施加壓力,荷蘭政府暫停了EUV對華出口許可證。

由此可見,光刻機過去和現在,都不是中國芯片製造卡脖子的關鍵,至於以後是不是,等到中芯把自己的7nm芯片量產出來再說吧,這在技術路線上已經被台積電證明是可行的。 當然,林本堅出於對自己浸潤式光刻路線的偏愛,說不用EUV,中芯也可以做到5nm, 也許是也有可能吧。