电子束有望替代EUV!多位行业大佬力挺,中国半导体有希望了?
在“芯片规则”实施后,中企全速启动自主化产业体系的搭建,巅峰时期全球每新增20家芯片企业,其中就有19家来自国内,然而2022年“倒闭”的相关企业,却突破了5746家,
风风火火的背后,同样也隐藏着诸多“隐患”,一切还要归结于芯片的全球化属性,且基于硅基材料打造的电子芯片,真正算起来是美国人发明的,因此在一些基础技术、核心专利上,大部分源自于美企。
即便是垄断全球市场的台积电、ASML、三星等等企业,也无法摆脱含美的技术,才一步步沦为了拜登团队的“棋子”,而老美主导成立的“芯片四方联盟”、“半导体设备三方协议”等等,皆在针对中国半导体产业发展,试图将工艺锁死在14nm上。
因此中国半导体要想突出重围,就必须寻找弯道超车的途径,目前中企各方面的技术均有涉及,唯有高端的EUV光刻机没有一点头绪,作为造芯的核心设备,是能否突破14nm以下工艺量产的关键。
就在近日应用材料公司推出了“电子束测量设备”,可用于光刻技术对芯片的高精度检测,实现对于光刻工艺成本的降低,且多家企业开始涉足,目前已经被证实有望替代EUV,是否意味着中国的机会来了呢?
在光刻机自由出货还没被限制之前,所有的半导体厂商对ASML是没有想法的,对其的重要性也忽略不计,直到“瓦森纳条约”的制定,这才让各大企业开始“慌神”,随后就逐步演变成了涵盖DUV光刻机的“三方协议”,日本、荷兰妥协了跟进老美的新规。
这也直接引发了全球的不满,而ASML也因此饱受牵连,各个国家和地区纷纷启动芯片自主化产业搭建,而首先要突破的就是对于光刻机的依赖,而电子束技术,就在这样的“危机感”之下加速搭建,就连光学镜头蔡司、ASML本身也推出了相关产品。
在芯片制造层面,电子束硅片直写(EBL)技术,已经被证实可用于先进制程制造,且有望替代EUV光刻技术,同样对光学镜头的牵制,也将起到重要的作用。
根据业内专家莫大康的介绍,目前采用光学镜头的EUV光刻机极限波长为13.5nm,而采用100KeV电子束之后,波长可以缩减到0.004nm,这样一对比起来,就知道优势有多明显了,是有望打破硅基芯片摩尔定律极限的。
蔡司公司是EUV光刻机唯一的光学镜头供应商,多项顶尖且复杂的技术需求,才导致EUV光刻机产量的不足,而电子束采用的是电子刻蚀,并非采用光源,因此是不需要光学镜头的。
因此整体而言,搭载电子束技术的测量设备及检测设备,不仅能够有效的控制成本,还能有效的保证芯片的良品率,同时在精准度上也将大大提升,而详细的内容在《中国电子报》上就可以获取。
根据东方晶源首席技术官俞宗强介绍,传统的电子芯片制造,需要电路图提前进行“掩膜”,然后通过设备光刻成型,若该款电路图出现问题,整个批次就都废了,而电子束则利用的是“点扫描”技术,可以在同一个硅片上刻录不同的芯片,具备有灵活且低成本的优势。
根据检验数据显示,光学检测的波长,一般维持在200nm-400nm之间,换算下来只能检测20nm以上的芯片缺陷,相当于如今的5nm、3nm芯片,基本就算是“盲检”了,这才导致在性能提升上极其有限。
而电子束是可以支持20nm以下容易的,能够精确的捕捉到细小的缺陷,多位业内专家也表态,要想打破摩尔定律极限对性能的影响,后续无论是DUV还是EUV光刻机,都将搭配电子光束设备。
最新的电子光束测量工具,已经被证实可用于10nm及更低的节点的缺陷检测,下一代的技术升级,将能够满足5nm以下的芯片生产需求,但电子束在芯片制造中,同样也存在致命的缺陷,那就是曝光速度太“慢”,这也是没能大规模采用的原因。
速度对比起来,EUV曝光至少是电子束的20倍,因此电子束刻蚀技术,目前只能用于实验室小范围量产,虽然应用材料公司最新发布的设备,在电子束数量上突破了51束,但相比于EUV光刻机还是相差甚远。
因此如果中国半导体想要利用这项技术赶超欧美,还是需要下点苦功夫的,但对于小范围的需求,或许是可以摆脱EUV光刻设备依赖的,就看后续技术的走向如何了。