上海微電子建造的28納米光刻機(SSA/800-10W),原計劃2021年底建成投入市場,卻因檢驗發現技術不過關,不得不推遲了兩年,預計2023年底改造完成上市。
那麼,到底是什麼原因使得這台光刻機技術未過關呢?根據所得信息,答案就兩個字:良率。且聽下面分解。
在實驗室條件下,人們往往能以大概率造出100%國產化28nm芯片,但如果放在現實的生產中就有點懸了,因為可靠性與高精度的重複性直接影響到良率。良率問題一直是制約國產半導體設備普及推廣的重要因素。
一般而言,光刻機良率保持在80%以上,生產企業才不虧本。但現實是:25%國產化的28nm製程生產線上,良率就已經掉到了75%,而隨着國產化率的提高,良率也在不斷下降,50%國產化的情況下,良率就已經掉到60%了。【注1】
如果在2019年以前,國產化低就低吧,反正光刻機零部件大多都能從國外購買到。現在不行了,美國西方已基本切斷了光刻機零部件的供應鏈,尤其是中高端光刻機的零部件,中國光刻機生產廠家不得不大量使用國產零部件。而這樣一來,如何在高國產化的情況下,將光刻機良率提高到80%以上,成為一個非常棘手的問題。從根源上來說,中國的精密製造與大規模複雜系統的集成有待進一步提高。
一台成功的商用光刻機有兩個指標:(1)良率在90%以上;(2)能夠在一定時間內生產出大量合格的芯片,如一個月1千萬枚。實驗室的樣機往往無法同時達到這兩個指標,因此也就無法投放到市場去。
希望作為龍頭老大的上海微電子能夠在不久的將來,順利解決高國產化與高良率之間的矛盾,成功推出中國第一台商用28納米光刻機。如果心想事成,上海微電子的光刻機就達到了2010年時的世界先進水平【注2】,這將是一個了不起的突破。
【注1】參考文獻:https://36kr.com/p/2387804804348161 【注2】作為參考,世界在2010年前後實現了28納米的芯片製程,在2015年才實現了14納米的製程;台積電於2018年量產第一代7納米芯片、於2020年底量產5納米芯片,2022年12月的29日,台積電舉行了3納米量產儀式。目前台積電正在台灣新竹修建四座廠房,計劃於2025年量產2納米芯片。
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