前沿導讀
加拿大半導體拆解機構TechInsights,針對於中國的國產光刻機和國內的晶片產業進行了行業預測。他們認為,中國的國產光刻工具比“西方國家”的工具落後約 6 年的時間,但以長江儲存、、中芯國際為首的中國公司在技術上面取得的進步,展示出了中國企業在技術上面的領先地位。
國產光刻裝置
中國的SMEE(上海微電子)開發了新的深紫外(DUV)光刻工具在之前透過國家平臺進行了公佈,其中最先進的裝置具有 65 nm 解析度。雖然這仍然落後於ASML的38 nm解析度 DUV 工具,但它標誌著中國國產工具生態系統和SMEE的技術裝置向前邁出了重要一步。在此之前,該公司最新一代的工具具有90nm的解析度。
SMEE還為EUV光刻工具申請了專利,儘管該專利是去年提交的,但直到最近才為公眾所知。
在幾年前,美國針對於EUV光刻機裝置對荷蘭施壓,以此來防止中國大陸地區拿到最先進的製造裝置。EUV裝置斷供,直接就限制了中國製造10nm及以下半導體晶片的能力。
雖然中國大陸的相關企業拿不到最新的EUV光刻機,但是SMIC依然可以透過之前從ASML採購的浸潤式DUV光刻機,透過自對準四重圖形化 (SAQP)技術實現7nm晶片的製造。
在某個半導體器件當中,我們檢視37nm間距翅片橫截面的 TEM 影象,該器件採用了SMIC公司的N+1工藝技術製造,等效於7nm製程工藝。ArF光源的浸潤式裝置,透過SAQP光刻技術,在製造的過程中起到了決定性作用。
由於美國的政策壓制,中國正在積極努力的建設國內半導體的製造能力。美國的出口限制對這一計劃產生了直接影響,因此國內的相關企業正在積極尋找 ASML EUV 光刻技術的替代品。
其中的一條路是開發中國製造的 EUV 解決方案,上海微電子裝置 (SMEE) 是一家定位為ASML 替代品的公司,研發方向包括奈米壓印光刻 (NIL) 和直接自組裝 (DSA) 光刻。
中國科學院是國內研發EUV技術的領先創新者,中科院將大部分投資投入到 EUV 上,但也投資於 NIL 和 DSA 技術開發。SMEE 緊隨其後,在 NIL 技術上投入了大量資金。在榜單中排名第六,在這三個技術領域都有所涉及。
在近幾年當中,中國公司在先進光刻技術領域提交的專利數量正在逐步攀升當中。雖然專利的總數相當少,但是 EUV、DSA 和 NIL 這三個技術領域的專利活動呈持續上升趨勢。
相比之下,其他國家在先進光刻領域提交的專利數量還是相當多的。
根據報告顯示,國際 EUV 專利申請的數量呈持續上升趨勢。然而,DSA 專利活動在 2013 年左右之後有所下降,NIL 技術在 2018 年左右之後有所下降。這也許不足為奇,因為 ASML EUV 技術現在已經形成了壟斷性的商業化,從而減少了尋找替代品的動力。
中國企業一直在尋找自己的國內解決方案,以避免對其他西方公司的依賴。隨著中國被阻止使用 ASML EUV 技術,相關企業將繼續尋求替代選擇,其中可能包括開發自己的 EUV 能力,或者可能依賴於 NIL 和 DSA 技術。
國內技術的創新
TechInsights機構,曾經在產品的拆解對比中發現,在長江儲存的 SSD 裡面,有其最新的Xtacking4.0 技術。雖然長江儲存在製造產品的過程中,仍然依賴西方的某些工具來處理製造中的關鍵蝕刻和氣相沉積部分,但有跡象表明,在其餘的製造步驟中,中國大陸的裝置正在逐步取代西方裝置。
並且TechInsights 也從整體的角度對中國的晶片產業進行了評估,雖然中國的國產光刻工具比“西方”工具落後約 6 年,但長江儲存等公司的進步,展示了大陸企業在技術上面的領先地位。
長江儲存是國內快閃記憶體領域的一線技術企業,基本上代表了中國大陸在快閃記憶體儲存器領域的最高水平。長江儲存旗下致態品牌的產品:TiPlus7100 SSD 黑神話悟空版,就是長江儲存採用了最新的 Xtacking4.0 架構工藝,製造出來的高效能產品。
該技術的密度非常先進,在 40.44 毫米的微小尺寸上為 512 Gb2密封晶片尺寸,即 12.66 Gb/mm2晶片位密度。雖然它不是可用的最密集記憶體,但它與頂級裝置競爭。這是透過混合晶圓鍵合結構和新設計的 20 個垂直通道孔實現的。
垂直通道技術,是 Xtacking 此次迭代的關鍵改進,並展示了其混合鍵合工藝的成熟度,這是長江儲存技術領先的領域。
在今年早些時候,日本的鎧俠還在具有 20 個垂直通道的儲存裝置上引入了用於記憶體的混合鍵合,但是鎧俠在其工藝中尚未達到類似的成熟水平。雖然我們可以預測,三星、SK 海力士和美光在未來將很快採用混合鍵合技術,但這些公司要趕上長江儲存在鍵合領域的領先地位,還有一段路要走。
在華為的pura 70 Ultra手機當中,長江儲存為其獨家供應了快閃記憶體晶片。透過拆解我們可以看出,模具上的標記是雙迴旋符 “^^”,這種型別的晶片標誌,上面沒有晶片的標籤,而且是長江儲存第一次在華為手機上面出現這種情況。
此前就有傳言稱,這是一種名為“武當山”的技術專案,長江儲存要逐步過渡到利用國內的供應鏈製造產品的環境中。
所以,這些模具的痕跡也可以解釋為雙山峰,表明該裝置是使用國產供應鏈的一部分。因此,該裝置為中國自身在面對美國製裁時建立國內半導體生態系統的舉措提供了一個標準,而美國製裁一直特別關注工具。