上海微电子建造的28纳米光刻机(SSA/800-10W),原计划2021年底建成投入市场,却因检验发现技术不过关,不得不推迟了两年,预计2023年底改造完成上市。
那么,到底是什么原因使得这台光刻机技术未过关呢?根据所得信息,答案就两个字:良率。且听下面分解。
在实验室条件下,人们往往能以大概率造出100%国产化28nm芯片,但如果放在现实的生产中就有点悬了,因为可靠性与高精度的重复性直接影响到良率。良率问题一直是制约国产半导体设备普及推广的重要因素。
一般而言,光刻机良率保持在80%以上,生产企业才不亏本。但现实是:25%国产化的28nm制程生产线上,良率就已经掉到了75%,而随着国产化率的提高,良率也在不断下降,50%国产化的情况下,良率就已经掉到60%了。【注1】
如果在2019年以前,国产化低就低吧,反正光刻机零部件大多都能从国外购买到。现在不行了,美国西方已基本切断了光刻机零部件的供应链,尤其是中高端光刻机的零部件,中国光刻机生产厂家不得不大量使用国产零部件。而这样一来,如何在高国产化的情况下,将光刻机良率提高到80%以上,成为一个非常棘手的问题。从根源上来说,中国的精密制造与大规模复杂系统的集成有待进一步提高。
一台成功的商用光刻机有两个指标:(1)良率在90%以上;(2)能够在一定时间内生产出大量合格的芯片,如一个月1千万枚。实验室的样机往往无法同时达到这两个指标,因此也就无法投放到市场去。
希望作为龙头老大的上海微电子能够在不久的将来,顺利解决高国产化与高良率之间的矛盾,成功推出中国第一台商用28纳米光刻机。如果心想事成,上海微电子的光刻机就达到了2010年时的世界先进水平【注2】,这将是一个了不起的突破。
【注1】参考文献:https://36kr.com/p/2387804804348161 【注2】作为参考,世界在2010年前后实现了28纳米的芯片制程,在2015年才实现了14纳米的制程;台积电于2018年量产第一代7纳米芯片、于2020年底量产5纳米芯片,2022年12月的29日,台积电举行了3纳米量产仪式。目前台积电正在台湾新竹修建四座厂房,计划于2025年量产2纳米芯片。
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