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nuestro reportero li yuyang informó desde shanghai

la longitud de onda es de 193 nm (nanómetros), la resolución es ≤65 nm y la superposición es ≤8 nm... recientemente, un documento del ministerio de industria y tecnología de la información ha vuelto a sacar a la luz pública las máquinas de litografía nacionales, y es incluso informó que las máquinas de litografía duv nacionales han superado el proceso de 8 nm.

el 9 de septiembre, la cuenta pública de wechat "industry wechat news" dependiente del ministerio de industria y tecnología de la información impulsó el documento de aviso emitido por el ministerio de industria y tecnología de la información el 2 de septiembre sobre la emisión del "catálogo de orientación para la promoción y aplicación". del primer (conjunto) de equipos técnicos importantes (edición de 2024)". el primer elemento de "equipo electrónico especial" en el documento de notificación es "equipo de producción de circuitos integrados", que menciona claramente los indicadores técnicos de la litografía con fluoruro de criptón (krf). máquinas y máquinas de litografía con fluoruro de argón (arf), especialmente máquinas de litografía con flúor, el documento indica que su precisión de superposición es ≤8 nm.

un periodista de "china business news" notó que después de la publicación del documento, se habló mucho sobre el gran avance de las máquinas de litografía nacionales, y algunas personas confundieron "superposición ≤ 8 nm" con máquinas de litografía de 8 nm. de hecho, la precisión de superposición se refiere a la precisión de alineación entre cada capa de fotolitografía, y una precisión de superposición de ≤8 nm no significa necesariamente que se puedan fabricar chips con el proceso de 8 nm.

"la superposición de la máquina de litografía es de menos de 8 nanómetros, y el rango lógico correspondiente también puede alcanzar el rango maduro, o incluso más. pero no espere que cubra la tecnología de procesador utilizada en los teléfonos móviles. está dirigido principalmente a "el rango maduro". el observador senior de la industria de semiconductores, wang ruchen, dijo a los periodistas que los documentos del ministerio de industria y tecnología de la información incluyen no solo máquinas de litografía de fluoruro de argón, sino también equipos de soporte. es un ecosistema pequeño. "si observamos los nodos de proceso, todos centrarse en el rango maduro, especialmente 28 nanómetros."

formas de hacer chips con anchos de línea más pequeños

cabe señalar que ya el 20 de junio, el ministerio de industria y tecnología de la información publicó el "catálogo de orientación para la promoción y aplicación del primer (conjunto) de equipos técnicos importantes (edición 2024)". equipo de producción de circuitos integrados", se cuenta con una máquina de litografía de criptón fluorado y una máquina de litografía de fluoruro de argón.

luego, en septiembre, el ministerio de industria y tecnología de la información emitió otro documento de notificación, que se anunció oficialmente al mundo exterior. según las diferentes fuentes de luz, las máquinas de litografía se pueden dividir en tres tipos: uv (ultravioleta), duv (ultravioleta profunda) y euv (ultravioleta extrema). la máquina de litografía con fluoruro de criptón y la máquina de litografía con fluoruro de argón que figuran en el documento de notificación son máquinas de litografía duv de cuarta generación.

en la actualidad, las máquinas de litografía han experimentado cinco generaciones de desarrollo a medida que la longitud de onda cambia desde los primeros 436 nm a los últimos 13,5 nm, el proceso de fabricación de chips ha alcanzado gradualmente los 3 nm, que está cerca del límite.

hay dos claves para el rendimiento de la máquina de litografía: una es la longitud de onda de la máquina de litografía y la otra es la apertura numérica (na) del sistema de lentes del objetivo. según el conocido criterio de fórmula de rayleigh, es decir, cd=k1*λ/na. cd representa el ancho de línea, que es el tamaño mínimo de característica que el chip puede lograr; λ representa la longitud de onda de la fuente de luz utilizada por la máquina de litografía, na se refiere a la apertura numérica de la lente objetivo de la máquina de litografía, que es la el rango angular de la lente que recoge la luz; k1 es un coeficiente que depende de muchos factores relacionados con el proceso de fabricación del chip.

de acuerdo con esta fórmula, si desea fabricar un chip con un ancho de línea menor, es decir, cuanto menor sea el valor de cd, puede usar una fuente de luz de longitud de onda más corta, una lente objetivo de apertura numérica mayor y reducir el valor k1.

por ejemplo, la máquina de litografía euv del fabricante holandés de equipos de semiconductores asml tiene una longitud de onda de fuente de luz de solo 13,5 nm. al mismo tiempo, asml mejora constantemente la apertura de la máquina de litografía para la fabricación de chips con procesos de proceso de 7 nm o superiores.

agregar agua ultrapura entre la lente objetivo de la máquina de litografía y la oblea, utilizando agua como medio, no solo acorta la longitud de onda de la fuente de luz disfrazada, sino que también aumenta el valor na disfrazado. este tipo de máquina de litografía que agrega agua ultrapura se llama máquina de litografía de inmersión, por lo que la máquina de litografía duv también puede alcanzar el techo de resolución óptica.

sin embargo, la máquina de litografía por inmersión es fácil en teoría, pero la implementación de ingeniería es bastante problemática. lin benjian, conocido como el "padre de las máquinas de litografía por inmersión", durante su mandato en tsmc, el equipo tardó 2 años y entre 7 y 8 revisiones para lograr un gran avance en un solo sistema de inmersión. los conocedores de la industria dicen que el desarrollo de máquinas de litografía por inmersión es tan difícil que equivale a disparar a un objetivo en la tierra con un arma en la luna. ‌

¿cuál es el nivel de resolución ≤ 65 nm y superposición ≤ 8 nm?

además de los métodos anteriores, la exposición múltiple también es una tecnología para mejorar el proceso de fabricación de máquinas de fotolitografía. por ejemplo, la máquina de litografía duv por inmersión asml nxt: 1980 tiene una resolución de ≤38 nm, pero puede admitir la producción del proceso de 7 nm de primera generación de tsmc, basándose en tecnología de exposición múltiple.

como indicador técnico importante de las máquinas de litografía, la precisión de la superposición generalmente se refiere a la "mayor precisión lograda por exposiciones múltiples". determina el error mínimo de desplazamiento físico entre cada exposición y afecta directamente la calidad y la eficiencia del proceso de exposición multicapa. . a medida que los nodos de proceso continúan escalando a 14 nm, 10 nm y 7 nm, se han hecho necesarias múltiples exposiciones.

entonces, ¿cuántos procesos nanométricos puede lograr la máquina de litografía arf (fuente de luz con longitud de onda de 193 nm, resolución ≤ 65 nm, superposición ≤ 8 nm) en el documento de notificación? ¿a qué nivel? ¿cuántos nanómetros puede alcanzar el rango extremo?

en conjunto, el rendimiento de las máquinas de litografía arf nacionales de esta especificación es relativamente cercano al de la máquina de litografía arf twinscan xt: 1460k enviada por asml en el segundo trimestre de 2015 (resolución ≤65 nm, precisión de superposición <5 nm). de acuerdo con la relación 1:3 entre la precisión de superposición y el proceso de producción en masa, esta máquina de fotolitografía puede, en teoría, producir chips en masa utilizando el proceso de 28 nm.

sin embargo, los expertos de la industria creen que la máquina de litografía arf nacional puede no cumplir con los requisitos de resolución de la "máquina de litografía de 28 nm" debido a razones como errores de precisión de superposición más grandes. en términos generales, la máquina de litografía duv doméstica expuesta esta vez debería ser una versión mejorada de la máquina de litografía doméstica de resolución de 90 nm anterior, que puede usarse para las necesidades de fabricación de chips de procesos maduros de 55-65 nm.

"la lista del ministerio de industria y tecnología de la información no sólo incluye máquinas de litografía con fluoruro de argón, sino también equipos de apoyo. es un ecosistema pequeño. si observamos los nodos de proceso, todos se centran en el rango maduro, especialmente los 28 nanómetros". ruchen dijo que si se promueve a gran escala, la fab (fábrica de obleas) tendrá éxito en términos de producción en masa, excepto para teléfonos móviles y otros escenarios, china tiene una autonomía mayor o verdadera "es suficiente para la mayoría de los sectores civiles, industriales y comerciales". escenarios de defensa nacional."

las máquinas de litografía domésticas han dado un pequeño paso adelante

como equipo principal de la fabricación de semiconductores, el nivel técnico de la máquina de fotolitografía determina directamente el rendimiento y la calidad de los chips. durante mucho tiempo, nuestro país ha estado controlado por otros en el campo de las máquinas de litografía, y los equipos de alta gama dependen principalmente de las importaciones.

en comparación con las anteriores máquinas de litografía domésticas con resolución de 90 nm, la nueva resolución de 65 nm ha logrado ciertos avances. por supuesto, todavía debemos ser claramente conscientes de la brecha entre las máquinas de litografía nacionales y los niveles avanzados extranjeros.

cabe señalar que la máquina de litografía arf divulgada en el documento de notificación sigue siendo una máquina de litografía duv seca, no una máquina de litografía duv de inmersión más avanzada (también conocida como máquina de litografía arfi).

para los fabricantes nacionales de máquinas de litografía, todavía quedan muchos problemas por resolver en el proceso de cambio de duv seco a duv de inmersión, no solo en términos de tecnología. aunque asml lanzó la primera máquina de litografía duv por inmersión xt: 1700i en 2006, no fue hasta la década de 2010 que confió en la máquina de litografía duv por inmersión para derrotar a los dos gigantes de las máquinas de litografía en ese momento, canon y canon nikon. ha establecido su dominio.

el informe financiero de asml muestra que china se convertirá en el segundo mercado más grande de la compañía en 2023. en el primer y segundo trimestre de 2024, las ventas de asml en china representaron el 49%. en términos de ventas en el segundo trimestre, arfi representó el 50%, superando el 31% de euv.

de hecho, en octubre del año pasado se prohibió completamente la exportación de las máquinas de litografía euv más avanzadas de asml, estados unidos actualizó sus controles de exportación sobre tecnología avanzada de fabricación de chips y amplió el alcance de las máquinas de litografía cuya exportación está restringida; china, es decir, al uso de exposiciones múltiples. una máquina de litografía que logra capacidades de proceso avanzadas.

el 6 de septiembre, el gobierno holandés anunció que ampliaría el alcance del control de exportación de máquinas de litografía a equipos de litografía ultravioleta profunda, "alineándose" con los controles en los estados unidos si asml quiere exportar twinscan nxt: modelo de inmersión 1970i y 1980i. equipo de litografía duv a china. para grabar el sistema, primero debe solicitar una licencia de exportación del gobierno holandés.

los conocedores de la industria creen que el mayor ajuste de las exportaciones de duv avanzados por parte de asml es uno de los factores que impulsan la publicación de información sobre las últimas máquinas de litografía nacionales. al respecto, wang ruchen dijo: "después de que estados unidos obligó al gobierno holandés a agregar una licencia de exportación y asml cooperó para hablar, fue un contraataque lateral".

shenwan hongyuan securities cree que la divulgación oficial del progreso de los equipos centrales ha aumentado la confianza del mercado, la cadena industrial nacional relacionada con las máquinas de litografía se ha beneficiado, la expansión de las fábricas de obleas nacionales se puede controlar de forma independiente y los equipos de semiconductores nacionales en general se han beneficiado. empresas de cadenas industriales como smic, northern huachuang, china microelectronics corporation, tuojing technology, microconductor nano y shanghai microelectronics obtendrán oportunidades de desarrollo de las máquinas de litografía arf de 65 nm de producción nacional.

(editor: wu qing reseña: li zhenghao corrector: yan yuxia)