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【芯片|打破日企芯片耗材垄断,徐州小厂拿下80%专利,华为已投资3亿支持】
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近些年来 , 从手机芯片、到电脑芯片、再到新能源汽车应用的车规级芯片 , 只要是消费级芯片 , 世界各地都会此起彼伏地出现“芯片荒” 。 很多专家将其归咎于光刻机的限售 , 但这是唯一的因素么?
其实 , 一枚芯片的生产需要机械打磨 , 更需要配套的耗材 。 而在高端芯片的耗材中 , 最为重要的便是光刻胶 。 一直以来 , 如浸没ArF胶、EUV胶等高端光刻胶的生产都由东京应化、JSR两家日本公司所垄断 , 中国企业鲜有参与 。不过时间来到2021年 , 有一家江苏企业不但突破了高端光刻胶的生产 , 抢下了日资垄断的高端光刻胶市场5%的份额 , 而且还获得了华为哈勃3亿元的投资 。 这家企业便是徐州博康 。
一、难以企及的高端芯片市场觊觎高端芯片市场的国家很多 , 但能拿到高端芯片市场“入场券”的国家却很少 。一块如指甲盖大小的芯片 , 一般生产需要经历四个环节:芯片设计、晶片制作、封装、测试 。 其中 , 难度最高的便是晶片制作环节 。
晶片制作中 , 需要先在晶圆表面覆上抗氧化和高温的涂膜 , 然后涂上一层光刻胶并烘干 , 再进行光刻显影和刻蚀的操作 , 最后掺加磷、硼等杂质 , 最终制作成符合要求的半导体 。 而在光刻显影和刻蚀时 , 就需要大名鼎鼎的光刻机和匀胶显影机的同步操作 。
光刻机发出的紫外光线穿过承载有设计图形的掩模 , 投影在晶圆表面的光刻胶上 , 发生化学反应 。 然后对晶圆表面进行烘烤 , 再将显影液喷上去 , 便显示出原本设计的芯片图形 。
而能否精准地制作出芯片图形 , 光刻机的精度和光刻胶的品质极为重要 。
目前放眼世界 , 目前能造出3nm及以下极深紫外线EUV光刻机的 , 只有荷兰的ASML公司 。 三星、台积电等都排队采购ASML的光刻机 。 今年年初 , 上海微电子交付首台国产28nm浸没式光刻机 , 虽说是个不小的突破 , 但离ASML的EUV光刻机还相差甚远 。
不过 , 在对芯片制作同样重要的光刻胶领域 , 我国已经取得重大进步 。
二、我国芯片制造领域的伟大突破——光刻胶一直以来 , 我国光刻胶的自给率仅有10% , 且多集中在低端和少部分中端领域 。 在高端光刻胶领域 , 我国此前几乎空白 , 而西方国家也借此不断在筑高技术壁垒 。
那么 , 生产光刻胶很难么?
光刻胶的特性要求是与所使用的光刻机匹配的 。 常见的光刻机根据其紫外光源的不同 , 分为紫外光(UV)光刻机、深紫外光(DUV)光刻机以及极紫外光(EUV)光刻机 , 三者的制作精度和难度依次递增 。 其中EUV光刻机目前全球最高端的光刻机产品 。
相应的 , 适用于这些光刻机的光刻胶在性能要求上是完全不一样的 , 它们的命名也和光刻机对应 , 分别为紫外光刻胶(包括g线和i线光刻胶)、深紫外光刻胶(包括KrF和ArF光刻胶)以及极紫外光刻胶(EUV光刻胶) 。
光刻胶由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成 。 在制造芯片过程中 , 光刻胶被涂在晶圆表面 , 当光刻机紫外光照射在上面时 , 被照射到的部分光刻胶会溶解 , 其余的部分留下 , 这就是正性光刻胶 。 反之 , 未照射到的部分溶解 , 被照射到的留下 , 被称为负性光刻胶 。
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