世界上最顶尖的光刻机,一台卖到6亿元

admin 2 2023-01-26

世界上最顶尖的光刻机,一台卖到6亿元

现在微电子集成电路技术对世界的各种科技电子产品越来越应用广泛了,一个国家的发展越来越离不开高端芯片了,光刻机就是制造芯片的机器设备,没有光刻机芯片是没法生产出来的,所以光刻机对于芯片制造业到底有多重要大家都知道。对于这么尖端的技术,按理来说那些芯片强国应该是光刻机的制造强国才对,但让大家感到意外的是,目前世界上最好的光刻机不是来自美国,韩国,英国、日本等这些芯片强国,而是来自荷兰。

世界上最顶尖的光刻机,一台卖到6亿元

光刻机技术哪家强?

光刻机是生产大规模集成电路的核心设备,是制造和维护光学和电子工业的基础。光刻机技术目前是世界上最尖端的技术之一,只有少量国家掌握,所以光刻机的价格是非常昂贵的,世界上顶级光刻机就是荷兰生产组装的光刻机,一台高端的光刻机甚至可以卖到6亿元左右(目前全球最贵的EUV光刻机单台售价已经超过6.3亿元),即便卖这么贵还供不应求,很多订单都需要排队生产,甚至有部分国家给再多的钱也买不到。

世界上最顶尖的光刻机

现在世界上最先进的光刻机是荷兰的ASML,其次就是日本的NIKON和日本的CANON,这三个品牌是世界上最好的了,荷兰的最好,因为荷兰的是各国高科技的合成产品,最主要的光源和镜头来自德国,荷兰的光刻机90%的零配件是全世界采购,一台光刻机的配件超过五万的零件,90%的配件来自全世界,也就是说约四万五千个零件来自世界各地。

目前在全球45纳米以下高端光刻机市场当中,荷兰ASML市场占有率达到80%以上,而且目前ASML是全球唯一能够达到7纳米精度光刻机的提供商,所以ASML才是全球芯片业真正的超级霸主一点都不过分。正因为得益于技术领先,目前ASML的市场份额也是很大的,目前全球知名芯片厂商包括英特尔、三星、台积电、SK海力士、联电、格芯、中芯国际、华虹宏力、华力微等等全球一线公司都是ASML的客户。

为何荷兰能诞生全球最顶尖的光刻机厂商?

荷兰的光刻机技术强大主要靠ASML,ASML成立于1984年,由飞利浦与先进半导体材料国际(ASML)合资成立,总部位于荷兰的费尔德霍芬。1995年,ASML收购了菲利普持有的股份,称为完全独立的公司。

阿斯麦公司ASML Holding NV创立于1984年,是从飞利浦独立出来的一个半导体设备制造商。前称ASM Lithography Holding N.V.,于2001年改为现用名,总部位于荷兰费尔德霍芬,全职雇员12,168人,是一家半导体设备设计、制造及销售公司。

简单介绍一下图中各设备的作用:

测量台、曝光台:承载硅片的工作台,也就是双工作台。一般的光刻机需要先测量,再曝光,只需一个工作台,而ASML有个专利,有两个工作台,实现测量与曝光同时进行。而本次“光刻机双工件台系统样机研发”项目则是在技术上突破ASML对双工件台系统的技术垄断。

激光器:也就是光源,光刻机核心设备之一。

光束矫正器:矫正光束入射方向,让激光束尽量平行。

能量控制器:控制最终照射到硅片上的能量,曝光不足或过足都会严重影响成像质量。

光束形状设置:设置光束为圆型、环型等不同形状,不同的光束状态有不同的光学特性。

遮光器:在不需要曝光的时候,阻止光束照射到硅片。

能量探测器:检测光束最终入射能量是否符合曝光要求,并反馈给能量控制器进行调整。

掩模版:一块在内部刻着线路设计图的玻璃板,贵的要数十万美元。

掩膜台:承载掩模版运动的设备,运动控制精度是nm级的。

物镜:物镜由20多块镜片组成,主要作用是把掩膜版上的电路图按比例缩小,再被激光映射的硅片上,并且物镜还要补偿各种光学误差。技术难度就在于物镜的设计难度大,精度的要求高。

硅片:用硅晶制成的圆片。硅片有多种尺寸,尺寸越大,产率越高。题外话,由于硅片是圆的,所以需要在硅片上剪一个缺口来确认硅片的坐标系,根据缺口的形状不同分为两种,分别叫flat、notch。

内部封闭框架、减振器:将工作台与外部环境隔离,保持水平,减少外界振动干扰,并维持稳定的温度、压力。

EUV(极紫外光源)光刻机,是生产7nm制程芯片必不可少的设备,我们熟知的华为麒麟芯片、高通骁龙芯片,三星Exynos芯片的制造都离不开该设备。可以说没有EUV光刻机就生产不出顶级的处理器,如果台积电不给华为代工,华为就得退出中高端手机市场!

目前仅有由荷兰飞利浦公司发展而来的ASML(阿斯麦)一家可提供可供量产用的EUV光刻机,在全球市场处于绝对垄断地位。因此ASML对于EUV光刻机的供货重要性不言而喻,同时一台光刻机的价值不菲,超过一亿美元!

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