今天就专门针对芯片版图来给大家讲解一下在芯片制造过程中,或者是说芯片光刻过程中,这个“底片”到底有何魅力。
芯片版图,也称为光刻掩膜版,或者是光罩、掩膜版,是决定芯片造价成本的关键,一般来说,一个芯片生产线,所需要的大致设备、材料都是类似的,只是随着芯片制程工艺的不断提升,所需要的设备精密度越高,而材料纯度也是越高,这些都会导致生产成本的不断提升,不过,上升最快的则是光刻掩膜版所带来的成本。
因为人们实现光刻工艺提升的条件是光刻掩膜版层数的增加,就像使用一层光掩膜版曝光转移图案不够清晰那样,多曝光几次图案就更加清晰,但是,光刻掩膜版层数增加,自然是成本增加,同时也带动了光刻胶、光刻、刻蚀等附带工艺材料的成本增加。
据悉,在40nm左右的时候,转移图案的过程中,需要使用到40层左右的掩膜版,到了14nm的时候,就会使用到60层的掩膜版,而到了7nm,至少需要80层的掩膜版,每层加一层,就会带来成本的提升,可想而知,80层的光掩膜版,成本让人难以接受,成本难以控制,就难以大规模量产芯片。
为什么要使用EUV光刻机呢?就是可以带来更加精密的图案曝光,不需要那么多次的曝光,也就减少了光刻掩膜版的使用,自然会降低这个过程的成本。
另外,这个过程中的精准定位问题也非常难以控制,那么多的掩膜版如何定位?技术难度越高,成本越难以控制,这也是导致成本上升的一大问题。
掩膜版并不仅仅运用于芯片制造产业,还在显示器、电路板等领域皆有应用,遗憾的是,在掩膜版方面,尤其是在高精度掩膜版方面,国内中高端市场仍主要由国外掩膜版厂商占据,国内芯片和显示面板等产业所需还严重依赖进口满足,存在卡脖子风险,即便是掩膜版基材也是被日韩等国厂商所垄断,长期依赖进口。
由此可见,国产芯片的突破并非是一朝一夕能够实现的,也并不是一两个设备(如光刻机)获得突破就可以了的,而是需要整个产业链来发力,只有当我们在设备、材料、技术等多个方面都获得长足的进步之后,国产芯片才有希望,这就要求我们不能仅仅盯着光刻机等环节了。
危机既有危险也有机遇,现在国产替代加速,这就是很好的机遇,毕竟只要国产设备、材料等进入到了整个芯片制造领域,就会带动产业的迭代与升级,相信随着掩膜版、光刻机的不断进步,国产芯片登上世界之巅的那一天一定会到来的。