前面的回答有数据和概念错误,把测试数据当量产数据,还混淆了晶圆和芯片的关系,所以来补充一发。预告:高清多图,图片信息量大,需要仔细品味。先说晶圆和芯片的关系。晶圆就是从硅锭(不是龟腚)上切下的一张张薄片,下图中的长柱子就是刚拉制出的硅锭,从尺寸看直径应是12英寸的,高大约2米(参考旁边站立的人群),重150公斤。
下图是硅锭和晶圆。特别说明,仔细看的话,会发现下图右边的晶圆有多种尺寸,最小的仅有不到乒乓球大(历史上最早的晶圆只有拇指大),最大的超过普通菜盘。
晶圆是制造芯片的基材,通过光刻机等设备在晶圆上制造出超大规模集成电路,这些集成电路在晶圆上是一个个指甲大的小方块,行话叫die,如下图。
说制造过程就是简单一句话,实际仅仅前工程(又叫“扩散工程”)就需要300——400道工序。
一张12英寸晶圆能制造多少片die呢?由于CPU、GPU、手机SOC芯片和DRAM芯片的尺寸千差万别,所以只能说一个大概数:300左右。现在回到正题:ASML一台7纳米光刻机每月制造多少片die?前面网友说的“日产500到600片晶圆”,错误有俩,首先“日产X片晶圆”应是“日加工X片晶圆”;其次500到600片晶圆只是试运行数据。量产后,一台7纳米光刻机每小时可加工250张12英寸晶圆(接近最大产能),按24小时开工计算,一天可加工6千张晶圆,一个月(按三十天计算)可加工18万张晶圆。
如果制造面积较小的手机SOC芯片(SOC芯片有多小?可以参见下图中麒麟芯片和余承东手指的比例,其die大概有成人半个手指甲大,图片点击可放大),按每张12英寸晶圆可制造350片die估算,一台光刻机每月可制造6300万片die。
当然,这6300万片die并不全都好用,否则100%良率还不得让台积电睡着了也笑醒?根据台积电披露的5nm工艺良率推测,7nm也按80%良率计算(SOC属于逻辑芯片,比SRAM存储芯片复杂,所以按平均良率已经是一个比较高的水平),实际得到大约5000万片die。
所以,理论上说,ASML一台7纳米光刻机每月可加工18万张12英寸晶圆,制造大约5000万片可用的die。但考虑到客户一次下单量不可能这么大,加上制造过程中需要停机检查,所以实际产量会低于5000万片。
导读:78亿!终于要有光刻机了?被美国打压2年,为何突然开绿灯?
自从华为公司被打压以后,就让我们认识到了国产 科技 企业在半导体芯片领域发展的不足,虽然说华为海思半导体经过不断的努力,成功地跻身为全球排名前10的芯片设计企业行列之中,但是我们在芯片的生产领域却没有太大的突破,因为缺乏先进的光刻机,所以我们始终都无法生产出先进的半导体芯片,所以在台积电不给华为代工芯片以后,华为的海思麒麟芯片就成为了绝唱!
在目前的碳基芯片领域,光刻机无疑是至关重要的,虽然说一块芯片看起来只有指甲盖大小,但是在芯片的内部却集成了数亿根晶体管,想要完成这样的工作,也只有最先进的光刻机才能做到;而在光刻机领域,全球最先进的光刻机几乎都被ASML公司一家所垄断,像台积电、三星的先进EUV光刻机都是来自于ASML公司,因为产量有限,所以ASML公司的光刻机也一直都是供不应求的,有钱也不一定能买到!
此前,国内的 科技 企业就曾多次向ASML表达了想要购买光刻机的意愿,但是由于种种原因的限制,我们却始终都没能如愿;近日,国内的芯片巨头企业中芯国际传来了好消息;据悉中芯国际已经和ASML公司签订了一份高达12亿美元(约合78亿元)的采购合同,按照合同内容中芯国际将可以从ASML公司手中购买到光刻机。这也就意味着,我们终于要有光刻机了,这对于国产芯片产业的发展来说,无疑具有极大的促进作用!
要知道,此前在光刻机领域,国内的 科技 企业一直都被美国打压,现在被打压了2年多的时间,为何却突然会被开绿灯呢?实际上,这一次中芯国际和ASML公司所达成的采购合同,仅仅只能采购14nm以上的光刻机,而最先进的生产7nm工艺以下的EUV光刻机则并不在采购行列之中,所以中芯国际虽然有了ASML的光刻机,但是却无法拥有最先进的光刻机,所以中芯国际依然是被“卡着脖子”在发展!
想要生产7nm以下的芯片,那么就必须要有ASML公司的EUV光刻机才行,尽管说一台EUV光刻机的售价高达1.2亿美元,但是这一光刻机的产能依然有限,而且在种种条件的限制下,我们就算是给钱也无法买到;不过,对于中芯国际来说,就算是没有EUV光刻机,能卖到ASML公司生产的DUV光刻机也是不错的,这一光刻机可以生产14nm工艺,乃至28nm工艺的芯片,而这些芯片才是目前芯片市场上最紧缺的产品,有了光刻机以后,中芯国际就能扩大自己的产能了!
值得一提的是,目前全球的芯片供应都十分的紧缺,除了手机领域以外,还有 汽车 、通信等领域都出现了芯片短缺的情况,而这一切都是因为当初打压华为所造成的连锁反应,所以这时候开绿灯,也是为了暂时解决全球半导体芯片市场上所出现的短缺危机,看似是好心,但其实只是为了自己的利益而做出的改变而已,中国芯片想要在全球芯片市场上立足,我们只有研发出属于我们自己的高端光刻机和芯片才行,接下来,国产 科技 企业并不能有丝毫的松懈,只有努力的研发,国产芯片才有出路,不知道对此你是怎么看的呢?
年产150台设备。生产线和研发用的低端光刻机为接近、接触式光刻机,分辨率通常在数微米以上。中国低端光刻机年产量150台设备。主要有德国SUSS、美国MYCRONXQ4006、以及中国品牌。光刻机(lithography)又名:掩模对准曝光机,曝光系统,光刻系统等,是制造芯片的核心装备。
一台比较先进的光刻机,能够每小时处理200多片晶圆,以主流的300毫米晶圆为例每块晶圆可以生产上百颗合格的芯片,那么一台光刻机,每小时大概就能产生2000个以上的芯片,不过这只是理想状态。
一、光刻机的产能
光刻机的产能还要参考做制造芯片的大小,不同的大小产能应该也是不一样的,而且实际情况和理想状态有很大的差别。例如在熟练操作人员的操作下,EUV光刻机的加工能力达到每小时200片12英寸晶圆,实际情况只有100片。
一片晶圆所制造出来的芯片大小不同,那么制造出来的芯片数量也不同。以113.31平方毫米的麒麟990 5克为例。一块12英寸的晶圆去掉边角区域后,大约可以生产600个芯片,这已经是一个相当可观的数字。 所以他的产能基本上也就恰好够一个手机厂商一年的使用。
二、光刻机的价值
光刻机是制作芯片必不可少的一个机器,目前全世界也只有极少数厂商能够制造,而能够制造最顶级光刻机的厂商就荷兰ASML一家而已,一台光刻机的售价高达上亿美元。并且这个荷兰公司还不一定会卖,比如我国进口的一些光刻机基本上都不是最新款,而是他们淘汰下的一些产品,就这样的还要卖好几亿人民币。
三、光刻机的投入
这项技术非常的高端,需要大量的资金投入。到2019年,ASML的销售额将达到21亿欧元左右,研发支出将达到4.8亿欧元。这也就是为什么对方有卖这么贵的底气。我国在这方面的起步本来就是非常的晚,所以才会受到他们的钳制,近几年已经在一点一点的追赶,不过差距还是很大。
光刻机发出的光用于通过带有图形的光罩对涂有光刻胶的薄片曝光。光刻电阻的特性在看到光后会发生变化,从而使掩模中的图形可以复制到薄片上,使薄片具有电子电路图的功能。这是光刻的功能,类似于照相机摄影。相机拍摄的照片打印在底片上,而照片不被记录,而是电路图和其他电子元件。根据网上资料显示,一台光刻机一天大约可以有效制造600块左右,一年就可以制造差不多21.9万块芯片。
光刻机为什么会如此的重要?
目前,无论是手机芯片、汽车芯片还是其他领域,包括军事、航空航天等应用,芯片都离不开光刻。现在世界上的芯片仍然是硅基芯片。经过近半个世纪的发展,芯片的关键尺寸逐渐缩小,从最初的电子管到晶体管,再到集成电路的发明。目前,我们仅有的技术是光刻技术。因此,如果没有光刻机,芯片就无法正常制造,目前也没有替代光刻机的产品。
一台光刻机有多难造?
光刻机的制造难度非常大,可以说一台光刻机用到的零部件全是各个国家最先进的技术产品。那我们就拿EUV的光刻机举例,有几吨重的镜头,而且还要确保无杂质,拥有纳米级别的分辨率。如果镜头有任何缺陷都是不可接受的,而且镜头的曲率非常薄。第二个困难在于光源,这很难做到。还必须考虑通过每个镜头和光路的光的折射损失,并且可用于光刻的能量非常小。
中国能否自己造一台光刻机?
光刻机在全世界非常稀有,发达国家为了阻止中国发展,禁止出售光刻机到我们国家。但是,近几年我国的科学家和政府都在加大在光刻领域的研究,而且也取得了一些进展,也开始进行国产光刻机的制造。但是尽管我们国家这么努力,但对比asml的光刻机技术,可以说我们连门槛都还没有摸到。不过唯一值得庆幸的事是,国家已经注意到了光刻机的重要性,开始在资金,人才,政策方面给予了大力的扶持。我相信未来我国的光刻技术一定会实现弯道超车。
一台光刻机可以制造很少的芯片。相信大多数人都清楚,光刻机的用途是刻字。光刻机是生产手机芯片的重要机器之一。目前,只有少数国家可以生产光刻机,只有荷兰ASML公司可以生产高精度光刻机,而且荷兰ASML公司垄断了全球高精度光刻机80%以上的市场份额。目前,一台光刻机的成本高达上亿美元,而一台光刻机一年的产能最多只有几台,光刻机是目前世界上最尖端的设备技术之一,而一台7纳米的光刻机价格非常昂贵,价格高达1.2亿美元,甚至1.2亿美元的光刻机,也是供不应求。
据悉,华为的麒麟990流片的成本号称高达3000万美元,相当昂贵。不过,经过验证和流片等一系列过程,一旦芯片能够投入试产和量产,整体就会稳定下来。光刻机巨头,目前是ASML,负责全球大部分光刻机的订单。但即便如此,资料显示,ALSM在十年间只生产了57台光刻机。不难看出光刻机对技术的要求有多高。值得注意的是,57台光刻机中的30台被台积电以每台约10亿元人民币的价格售出。换言之,台积电仅在光刻机上就花费了300亿美元。在荷兰的垄断下,10亿台光刻机,当年能生产多少芯片?
据相关数据显示,目前ALSM提供的摄影机的理想产能为每小时200片12英寸晶圆,其中大部分处于理想产能的50%。以华为的9905G芯片为例,其总面积为113.31平方毫米,那么一块12英寸晶圆可以提供约600块原材料,除去一些不好的和质量差的,约500块。因此,如果你看一下,那就是每天50万个芯片,一台平版印刷机一年可以生产大约1.8亿个。因此,价值10亿美元的光刻机是值得的。
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