第479章 真假1微米(2)
更新時間:2020-06-13 作者:冰城之光
重生之北國科技 第479章 真假1微米(2)
半導體加工工藝，本質上就是一個在硅晶圓上，不斷曝光，蝕刻的過程。 而這個工藝的提升的過程，就是曝光時所用的底片圖案，不斷進行增密的一個過程。 在大家的傳統印象里，底片的增密，就是底片精度的提高過程。增密底片圖案，除了提高光刻機精度，就沒有別的辦法了嗎？ 在我們的日常生活當中，有個不恰當的例子，那就是套色印刷(或者是彩色打印）。 三色墨水，每個打印的精度都是相同的，但是三色重合打印，單色就變成了彩色！ 顏色的精度，就從單色的8位，上升到了256位！ 在2005年之后，由于工藝制程的提升，最小可分辨特征尺寸（mrf）已經遠遠小于光源波長，利用duv光刻機已經無法一次刻蝕成型。 既然無法一次刻蝕成型，那就多刻蝕幾次，每一次刻蝕一部分，然后拼湊成最終圖案。 從每個部分圖形的加工過程來說，用的都是原有的加工方法和設備，但它可以實現更高精度的芯片加工。 它就是《多重圖案化技術》！ 《多重圖案法》就是將一個圖形，分離成兩個或者三個部分。每個部分按照通常的制程方法進行制作。整個圖形最后再合并形成最終的圖層。 按照這個理論，圖形精度簡直可以無限分割下去。 但實際上，這個方案也有它的局限。 光刻機，做到了極限，是因為光波波長的緣故。 圖案分割，做到最后，也會有這個問題。 當光罩上圖形線寬尺寸接近光源波長時，衍射將會十分明顯。 光刻機內部光路對于光線的俘獲能力是有限的，如果沒有足夠的能量到達光刻膠上，光刻膠將無法充分反應，使得其尺寸和厚度不能達到要求。 在后續的顯影、刻蝕工藝中起不到應有的作用，導致工藝的失敗。 所以用這個方法，步進到7nm，就做不下去了。因為從原理上就出現了問題。 7nm之后，必須使用euv（深紫）光刻機，那個對中國禁運的光刻機，就是這個道理。 在這個階段（1微米），它還不是個問題。阻礙晶圓工藝進步的主要原因，來自生產設備，工藝，而不是原理。 任何事情都有利有弊。 這種技術的優點非常突出。那就是不需改變現有設備，或者是做很少的改變，就可以達到提高晶圓工藝的要求。 但弊端也很突出。 第一個弊端，麻煩。 這個技術的思想雛形，第一次出現在130nm階段，第一次完整出現，則是在30nm階段。 為什么出現得這么晚？ 每道圖層，都要進行分解，想想就麻煩得很啊。這個方法，完全是沒有辦法的辦法。 換個高精度的光刻機及其配套工藝，一下子不就解決了嘛！這也是在30nm之前，基本上無人往這個方向思考的原因。 其次，成本。 加工一塊芯片所需要的加工工序數目增加了。原來一次加工的步驟，現在要兩次，甚至四次才可以。 這在商用芯片的制造上，是很致命的。 例如，如果只采用一次加工，良品率為7成。這完全是個可以接受的數字。但是當一次加工，改成四次加工的時候，整個工藝的良品率就會下降到2成。 多重圖案法的核心，是把一張圖片分解成多張。這里還會存在分圖片互相校準的問題。所以，在實際的生產過程中，采用這種工藝以后，其良品率會極大降低。 用剛才的例子數據來計算，良品率，會從7成，下降到不到一成！ 英特爾之所以在10nm節點，耗費了接近5年的時間，跟他們的多重四圖案曝光（saqp）良率較低，有關系。 對于一個芯片廠來說，良品率就是他們的飯碗。 如果在14nm的時候，芯片成本是300美元。升級芯片生產工藝的目的，自然是因為進程越高，占用的晶圓面積越小。采用新工藝后，芯片的生產成本，也自然降低。同樣功能芯片，它的成本在10nm時代，應該降為150美元才對。 但這種工藝，增加了工序的數目，實際上已經增加了芯片的加工成本。再加上良品率的問題，采用新方法生產出來的芯片，弄不好成本還高于300美元了。 在這種情況下，為什么要量產10nm 在intel占據壟斷地位的時候，表現就更為突出。這也是pc的cpu連續多年，速度根本沒有怎么提升的根本原因。 但這個理由，對全彩無效，對光電無效。 全彩，乃至光電，并不是一間芯片公司，這個10nm工藝解決的是有無問題，生死問題。 這就與花為一樣。花為是賣芯片的嗎？ 不是！他是賣5g系統！ 有了這300美元的芯片，幾萬美元的系統就能賣出去！沒有，死路一條！ 這里的進程升級，節省的不是那150美元的成本。它的價值是幾萬美元！ 全彩也是同樣道理。有了這十幾美元的芯片，上千美元的顯示器就能賣出去！這款芯片，代表的不僅僅是十幾美元的加工成本。 在這種情況下，良品率不要說3成，就是1成，甚至只有百分之一，也必須要上。 當然，良品率還是需要提高的。 良品率的提高，就是個磨耐心，磨時間的過程，沒有什么了不起的。 led時代，大家經歷過，lcd，現在正在經歷。所有人都有了信心。 “還真有好東西啊！這個項目一做成，你可就牛b大了啊！” 看著老鄉在黑板上，一頓比比劃劃，兩個人都聽明白了。 這個項目如果做成。它的影響力實在是太大了。 tftlcd，以前中國沒有，你做出來了，填補了國內空白，別人會夸一下。但他絕對意識不到這里的難度真有這么大。 但晶圓一樣嗎？ 中國在一微米這個地方卡了多久？ 1微米的技術攻關，國家在531計劃時期（1986年），就提出來了。而等到908工程的投產，已經是1997年的事情。 前后兩個國家級計劃，整整走了11年！就是到現在，1992年，也已經走6年多了。 而且更重要的是，這個技術的極限，不僅僅是用2微米設備來生產1微米芯片。理論上來講，它甚至可以實現0.5微米！ 連909計劃都不需要了！ 三個國家級計劃！ 繼續提高可不可以，例如0.25微米？ 呵呵！ 憑此一個技術，中國就可以在半導體工藝上，實現對世界先進水平的反超！ 更重要的是，這個技術需要什么開發成本嗎？ 所有的設備，都是現有設備啊！ 這個項目只要做成，不僅僅是成永興，包括嚴亮和葉靜，都會名聲大噪。一次搞出三個工程院院士，絕對沒有問題。 重生之北國科技 第479章 真假1微米(2)
半導體加工工藝，本質上就是一個在硅晶圓上，不斷曝光，蝕刻的過程。 而這個工藝的提升的過程，就是曝光時所用的底片圖案，不斷進行增密的一個過程。 在大家的傳統印象里，底片的增密，就是底片精度的提高過程。增密底片圖案，除了提高光刻機精度，就沒有別的辦法了嗎？ 在我們的日常生活當中，有個不恰當的例子，那就是套色印刷(或者是彩色打印）。 三色墨水，每個打印的精度都是相同的，但是三色重合打印，單色就變成了彩色！ 顏色的精度，就從單色的8位，上升到了256位！ 在2005年之后，由于工藝制程的提升，最小可分辨特征尺寸（mrf）已經遠遠小于光源波長，利用duv光刻機已經無法一次刻蝕成型。 既然無法一次刻蝕成型，那就多刻蝕幾次，每一次刻蝕一部分，然后拼湊成最終圖案。 從每個部分圖形的加工過程來說，用的都是原有的加工方法和設備，但它可以實現更高精度的芯片加工。 它就是《多重圖案化技術》！ 《多重圖案法》就是將一個圖形，分離成兩個或者三個部分。每個部分按照通常的制程方法進行制作。整個圖形最后再合并形成最終的圖層。 按照這個理論，圖形精度簡直可以無限分割下去。 但實際上，這個方案也有它的局限。 光刻機，做到了極限，是因為光波波長的緣故。 圖案分割，做到最后，也會有這個問題。 當光罩上圖形線寬尺寸接近光源波長時，衍射將會十分明顯。 光刻機內部光路對于光線的俘獲能力是有限的，如果沒有足夠的能量到達光刻膠上，光刻膠將無法充分反應，使得其尺寸和厚度不能達到要求。 在后續的顯影、刻蝕工藝中起不到應有的作用，導致工藝的失敗。 所以用這個方法，步進到7nm，就做不下去了。因為從原理上就出現了問題。 7nm之后，必須使用euv（深紫）光刻機，那個對中國禁運的光刻機，就是這個道理。 在這個階段（1微米），它還不是個問題。阻礙晶圓工藝進步的主要原因，來自生產設備，工藝，而不是原理。 任何事情都有利有弊。 這種技術的優點非常突出。那就是不需改變現有設備，或者是做很少的改變，就可以達到提高晶圓工藝的要求。 但弊端也很突出。 第一個弊端，麻煩。 這個技術的思想雛形，第一次出現在130nm階段，第一次完整出現，則是在30nm階段。 為什么出現得這么晚？ 每道圖層，都要進行分解，想想就麻煩得很啊。這個方法，完全是沒有辦法的辦法。 換個高精度的光刻機及其配套工藝，一下子不就解決了嘛！這也是在30nm之前，基本上無人往這個方向思考的原因。 其次，成本。 加工一塊芯片所需要的加工工序數目增加了。原來一次加工的步驟，現在要兩次，甚至四次才可以。 這在商用芯片的制造上，是很致命的。 例如，如果只采用一次加工，良品率為7成。這完全是個可以接受的數字。但是當一次加工，改成四次加工的時候，整個工藝的良品率就會下降到2成。 多重圖案法的核心，是把一張圖片分解成多張。這里還會存在分圖片互相校準的問題。所以，在實際的生產過程中，采用這種工藝以后，其良品率會極大降低。 用剛才的例子數據來計算，良品率，會從7成，下降到不到一成！ 英特爾之所以在10nm節點，耗費了接近5年的時間，跟他們的多重四圖案曝光（saqp）良率較低，有關系。 對于一個芯片廠來說，良品率就是他們的飯碗。 如果在14nm的時候，芯片成本是300美元。升級芯片生產工藝的目的，自然是因為進程越高，占用的晶圓面積越小。采用新工藝后，芯片的生產成本，也自然降低。同樣功能芯片，它的成本在10nm時代，應該降為150美元才對。 但這種工藝，增加了工序的數目，實際上已經增加了芯片的加工成本。再加上良品率的問題，采用新方法生產出來的芯片，弄不好成本還高于300美元了。 在這種情況下，為什么要量產10nm 在intel占據壟斷地位的時候，表現就更為突出。這也是pc的cpu連續多年，速度根本沒有怎么提升的根本原因。 但這個理由，對全彩無效，對光電無效。 全彩，乃至光電，并不是一間芯片公司，這個10nm工藝解決的是有無問題，生死問題。 這就與花為一樣。花為是賣芯片的嗎？ 不是！他是賣5g系統！ 有了這300美元的芯片，幾萬美元的系統就能賣出去！沒有，死路一條！ 這里的進程升級，節省的不是那150美元的成本。它的價值是幾萬美元！ 全彩也是同樣道理。有了這十幾美元的芯片，上千美元的顯示器就能賣出去！這款芯片，代表的不僅僅是十幾美元的加工成本。 在這種情況下，良品率不要說3成，就是1成，甚至只有百分之一，也必須要上。 當然，良品率還是需要提高的。 良品率的提高，就是個磨耐心，磨時間的過程，沒有什么了不起的。 led時代，大家經歷過，lcd，現在正在經歷。所有人都有了信心。 “還真有好東西啊！這個項目一做成，你可就牛b大了啊！” 看著老鄉在黑板上，一頓比比劃劃，兩個人都聽明白了。 這個項目如果做成。它的影響力實在是太大了。 tftlcd，以前中國沒有，你做出來了，填補了國內空白，別人會夸一下。但他絕對意識不到這里的難度真有這么大。 但晶圓一樣嗎？ 中國在一微米這個地方卡了多久？ 1微米的技術攻關，國家在531計劃時期（1986年），就提出來了。而等到908工程的投產，已經是1997年的事情。 前后兩個國家級計劃，整整走了11年！就是到現在，1992年，也已經走6年多了。 而且更重要的是，這個技術的極限，不僅僅是用2微米設備來生產1微米芯片。理論上來講，它甚至可以實現0.5微米！ 連909計劃都不需要了！ 三個國家級計劃！ 繼續提高可不可以，例如0.25微米？ 呵呵！ 憑此一個技術，中國就可以在半導體工藝上，實現對世界先進水平的反超！ 更重要的是，這個技術需要什么開發成本嗎？ 所有的設備，都是現有設備啊！ 這個項目只要做成，不僅僅是成永興，包括嚴亮和葉靜，都會名聲大噪。一次搞出三個工程院院士，絕對沒有問題。 重生之北國科技 第479章 真假1微米(2)
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