真無(wú)需光刻機(jī)嗎?石墨烯的突破,將解決“中國(guó)芯”的困局?
半導(dǎo)體行業(yè)是高科技中十分重要的產(chǎn)業(yè),因此各國(guó)對(duì)芯片的生產(chǎn)十分重視,芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史從最初的微米到納米技術(shù),從90nm的工藝到現(xiàn)在5nm的工藝,每一次進(jìn)步都凝聚了很多人的心血。而生產(chǎn)芯片的主要原材料來(lái)自于硅,硅相當(dāng)于一棟房子的地基,沒(méi)有硅的存在是無(wú)法生產(chǎn)出芯片。畢竟巧婦難為無(wú)米之炊,硅是芯片生產(chǎn)過(guò)程中最基礎(chǔ)而又最重要的材料,只要有了硅,成熟的技術(shù)和一身的本領(lǐng)才能有發(fā)揮的可能和空間。在我國(guó),與芯片的遭遇一樣,硅材料的大部分專利同樣也被歐美各國(guó)所壟斷了,中國(guó)再一次被“卡脖子”了。而近日,中國(guó)似乎研發(fā)出新技術(shù),有望解決當(dāng)前中芯的困境。
在硅被壟斷的情況下,中國(guó)努力尋找到硅的替代品,通過(guò)石墨烯作為基礎(chǔ)材料,制造成碳基芯片,從而能在原材料上獲得自主權(quán),開(kāi)墾出了屬于中國(guó)自己的草場(chǎng)運(yùn)用這項(xiàng)新技術(shù)也能獲得碳基芯片,再也不用被擔(dān)心“卡脖子”了,中國(guó)已經(jīng)突破了芯片新技術(shù),8英寸石墨烯晶圓就是新技術(shù)的成果。雖然有了新技術(shù),但還有一個(gè)重要的問(wèn)題仍然沒(méi)有被解決,那就是通過(guò)新技術(shù)制造碳基芯片是否需要光刻機(jī)呢?畢竟光刻機(jī)也是被外國(guó)所壟斷的技術(shù)。
據(jù)了解,光刻機(jī)是芯片生產(chǎn)的重要生產(chǎn)設(shè)備,通過(guò)光刻機(jī)才能生產(chǎn)出芯片,尤其是高端的5nm芯片更是離不開(kāi)光刻機(jī),光刻機(jī)被譽(yù)為“半導(dǎo)體工業(yè)皇冠上的明珠”,多年荷蘭的阿斯麥在全球范圍內(nèi)占領(lǐng)了75%的市場(chǎng),并且阿斯麥還是當(dāng)下全球唯一一家能生產(chǎn)最先進(jìn)EUV光刻機(jī)的企業(yè)。
在芯片制造的步驟中,光刻機(jī)肩負(fù)了最復(fù)雜和最關(guān)鍵的工藝,此前,中國(guó)曾在2018年向ASML購(gòu)買了一臺(tái)光刻機(jī)高達(dá)1.2億美元,但由于種種限制這臺(tái)被視為芯片行業(yè)救命稻草的光刻機(jī)到現(xiàn)在都還沒(méi)能到貨。EVU光刻機(jī)和低端光刻機(jī)都一直受國(guó)外把持,能否購(gòu)買也是他們說(shuō)了算,因此只有解決光刻機(jī)的問(wèn)題才能推動(dòng)碳基芯片的生產(chǎn)以及我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
據(jù)了解,碳基芯片與硅芯片在使用同類工藝制造時(shí),碳基芯片的性能是硅芯片的10倍,就算以后使用低端的光刻機(jī)生產(chǎn)芯片也能達(dá)到和硅芯片一樣的效果,也就是說(shuō)此后碳基芯片的生產(chǎn)沒(méi)有必要使用高端的光刻機(jī)。我國(guó)對(duì)碳基芯片的研究已經(jīng)位列世界前沿水平了,而硅基芯片卻遇上了摩爾定律極限的困境,而碳基芯片能夠替代硅基芯片,所以碳基芯片很有可能用來(lái)解決當(dāng)前的芯片瓶頸,經(jīng)過(guò)分析和研究,業(yè)內(nèi)也一致認(rèn)為摩爾定律已經(jīng)接近極限,而芯片工藝也無(wú)法突破當(dāng)下的發(fā)展。
從碳基芯片出發(fā),中國(guó)就能完全繞開(kāi)歐美各國(guó)建立屬于自己的芯片產(chǎn)業(yè)鏈,完全有可能解決中芯國(guó)際當(dāng)下被“卡脖子”的困境,擺脫對(duì)國(guó)外技術(shù)的依賴和設(shè)備的供給,中芯國(guó)際才能打造國(guó)產(chǎn)化替代產(chǎn)業(yè)鏈。
此前,在特朗普離開(kāi)白宮之后,對(duì)中國(guó)光刻機(jī)封鎖的荷蘭也終于肯對(duì)中售賣了,雖然這將解決中國(guó)當(dāng)下的困境,但技術(shù)始終是別人的這樣做只是治標(biāo)不治本,中國(guó)只有研制出光刻機(jī)才能避免再次陷入被封鎖的局面。荷蘭肯賣光刻機(jī)并不是想通了,而是中國(guó)自己能制造光刻機(jī)了,這個(gè)套路聽(tīng)起來(lái)很耳熟對(duì)吧,此前也發(fā)生過(guò)類似的事件,就是中國(guó)研制出熊貓EDA的時(shí)候,美國(guó)三巨頭公司低價(jià)傾銷他們生產(chǎn)的EDA,荷蘭此舉就是照貓畫(huà)虎的行為。
上海微電子就是能制造光刻機(jī)的廠商,雖然其制造的工藝較為落后,已經(jīng)落后荷蘭的ASML兩代工藝,但不積跬步無(wú)以至千里,不積小流無(wú)以成江海,中國(guó)從來(lái)都是這樣,實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有,從努力追趕到創(chuàng)新自主,我國(guó)此次研制的光刻機(jī)也能滿足當(dāng)下的市場(chǎng)需求。綜合多方媒體報(bào)道,上海微電子設(shè)備公司(SMEE)采用國(guó)產(chǎn)以及日本零部件研發(fā)的28nm第二代深紫外(DUV)光刻機(jī)有望在2021年4季度實(shí)現(xiàn)交付,國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)完全自主,繞過(guò)了美國(guó)技術(shù)支持,若是國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)能夠后來(lái)居上,相信荷蘭的光刻機(jī)的市場(chǎng)份額將會(huì)被搶占。
硅的替代原料有了,如今對(duì)芯片生產(chǎn)至關(guān)重要的光刻機(jī)中國(guó)也有能力自主生產(chǎn)了,那么中國(guó)的芯片行業(yè)就有了欣欣向榮的未來(lái),一些科研人員也在夜以繼日的深入研究和學(xué)習(xí)新技術(shù),爭(zhēng)取早日追趕上其他國(guó)家的進(jìn)度,為實(shí)現(xiàn)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)自主而努力。有了各方的努力,中芯國(guó)際突破困境將不再是畫(huà)中夢(mèng)了。
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