中國產光刻機可做8奈米晶片?科技業專家曝實情:技術接近ASML這款
中國半導體技術近日傳出有重大突破,中國工信部月初公布一項通知,內容顯示其國產研發出的氟化氬光刻機,即深紫外光曝光機(DUV),分辨率小於65奈米(nm)、套刻精度小於8奈米,被解讀為可生產8奈米及以下晶片。不過,台大電機博士畢業的科技產業專家「曲博」曲建仲直指,目前中國該款光刻機的製程能力,大該就是落在55奈米到65奈米之間。
曲建仲24日於《曲博科技教室》發表影片指出,中國工信部的通知被部分人士誤解,事實上,套刻精度也就是所謂的疊對誤差(Overlay),指的是曝光機在投影前一層與後一層光照圖案時的精準度,是以長度為單位,代表的是前後兩層的光罩投影時的誤差長度,因此數值越小越好,且用疊對誤差也更為準確,因為若稱套刻精度越小越好,感覺會有點怪怪的。
曲建仲續指,疊對誤差在矽晶圓表面製作電晶體時,是非常重要的參數,疊對誤差越小,代表曝光機在投影時對的很精準,如此良率也才高,而目前半導體的先進製程,需要非常多道的光罩堆疊投影,目前台積電在5奈米製程上,總共用了75道光罩、20層金屬,而這75道光罩在投影時都必須對準,若每層光罩曝光時疊對誤差都達到1奈米,最後良率一定很低。
曝這2數據被搞混 曲博:中國技術仍落後18年
曲建仲說明,此次中國國產的氟化氬光刻機,仍是乾式DUV光刻機,而非更先進的浸沒式DUV光刻機,套刻精度8奈米,代表前後層光罩對準時,仍有12%的誤差,儘管已從前一代疊對誤差25%大幅降低,也遠比先前上海微電子集團(SMEE)的SSA600光刻機有所提升,但直接把套刻精度作為光刻機製造製成的節點仍是弄混了。
曲建仲以艾司摩爾(ASML)光刻機參數對照,中國最新的國產光刻機,分辨率小於65奈米,接近ASML的XT1460K光刻機,但該款光刻機的套刻精度僅3.5到5奈米,顯然遠小於中國最新的國產光刻機,而ASML更舊的光刻機XT1150C,分辨率為90奈米,疊對誤差為12到20奈米,換言之,中國最新的國產光刻機,規格就是介於ASML的XT1460K與XT1150C。
曲建仲提到,ASML的XT1460K是在2015年第2季出貨,疊對誤差較小,中國最新的國產光刻機雖分辨率相同,但疊對誤差較大,意即中國國產光刻機的良率較低,也等於中國最新的國產光刻機,還不如ASML在9年前就的機器,甚至ASML在2006年推出的乾式DUV光刻機XT1450的分辨率就已達57奈米,套刻精度為7奈米,等於中國技術的實際差距超過18年。
曲建仲說,儘管中國新一代國產光刻機的65奈米分辨率,若採用多重曝光就有可能做到更新進的製程節點,但會受限於套刻精度帶來的誤差疊加放大,當重複曝光多次時,誤差就會隨之放大,因此在製作上非常困難;若中國國產光刻機要製作8奈米製程,需要自對準八重曝光(SAOP),也就是重複曝光3次,才能達到8奈米的結構,但幾何形狀會受到嚴重扭曲。
多重曝光就能做?曲建仲:中國最多到55奈米
曲建仲直指,即使設備再精密,只要重複曝光很多次,最後圖形還是整個都會糊掉,這樣製作出來的晶圓,良率就會很低,因此即使是很高階的曝光機,目前大多也只能重複曝光兩次,也就是自對準四重曝光(SAQP)的階段,且自對準多重曝光也需要更低的疊對誤差;而依照業界經驗,晶圓加工過程還會再有誤差,整體套刻精度實際運用會比出廠時更低。
曲建仲表示,中國新一代光刻機的套刻精度,實際運用在產品上大約是11到12奈米,尤其若要採用自對準曝光,光刻機所需的套刻精度就要砍半,換言之,中國國產光刻機若要採用自對準雙重曝光(SADP),所需的套刻精度至少需要6.5奈米,等於中國新一代光刻機,連要做雙重曝光都還做不到。
至於中國國產光刻機製程能力如何?曲建仲引述媒體報導,據中國某光刻機大廠內部專家說法,該款分辨率小於65奈米的氟化氬光刻機,配合好的光學臨近修正(OPC)演算法,可以推進到55奈米製程。總體而言,中國新一代國產光刻機,應只是先前分辨率為90奈米光刻機的改良版,目前仍只能用於55奈米至65奈米的成熟製程晶片製造。
曲建仲也說,中國新一代國產光刻機,還遠達不到生產28奈米製程晶片的條件,但相較先前分辨率為90奈米的中國國產光刻機,新一代光刻機確實有一定的進步,但和國外先進水準的差距仍存在,無法盲目樂觀。尤其,中國要從乾式DUV到浸沒式DUV還有需有技術難題要解決,目前中國新一代光刻機的製程能力,大該就是落在55奈米到65奈米之間。
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