不知道从什么时候开始,一提及芯片必是光刻机,一提及光刻机必是光源。然而光源系统并不是ASML垄断的市场,竞争对手Nikon照样可以买Cymer/Gigaphoton的光源,为什么Nikon的设备还被边缘化了呢?
就拿3400来说,那几个重要参数里,也就只有光源分辨率、光源功率和有关,剩下都是和量测、精密、机电相关的feature。
3400B
3400C
直接关系到WPH的是机台的设计和速度,以及sensor速度,不少人认为当年ASML是靠Immersion获胜,实际上早在Immersion之前,750凭借着Twinscan就已经开始从Nikon手里攻城略地了。Twinscan不止是两个wafer stage而已,配套sensor平均每秒扫描上万次,wafer stage工作时加速度经常要达到5g(5倍重力加速度)以上。同时,Twinscan也还在不断改进,远的不讲还是说3400,3400B只有125WPH(20mJ/cm2),紧接着3400C就直接拉到了170WPH(20mJ/cm2)。
直接关系到光刻机CDU的是镜片uniformity,如果光源经过mask到镜片pattern就已经扭曲了,刻到wafer上也是一大片defect。
直接关系到光刻机overlay的是量测、机电的精度,如下图wafer map,重复打点的误差越小,套刻良率才会越高。荷兰出口管制中出现了DCO的要求,DCO更小的2000i就被限制了。量测系统和机电系统的精度上不去,上了EUV也是浪费。而上一段又提到过,必须尽可能提高速度才能保证产能,而精度又必须达到pm级,这就是典型的既要又要,速度精度缺一不可。
还有一个不言而喻稳定性要求。在Fab里,工程师换班但机台是7*24,如此高速度高精度的机台,如何保证持续工作的稳定性就是关键。不可能有哪个Fab会隔三差五陪你停线修机器,这么修下去造芯片就要倒贴钱了。
而这些问题都是换光源也绕不过去的
镜片,先不谈蔡司提高NA的设计,单说给3400做的那几块镜片,就是蔡司专门用Ion Beam抛光出来的。
量测,EUV精度需要pm级高速sensor。精密机电,包括Twinscan在内的精密部件,国内也不是没有仿过,说起来原理简单,但是照葫芦画瓢的却总不是那么回事,我也看过一些国内仿制的Prototype,其一,依然不是严格意义上的自主,还是不可避免要用国外的零部件和设备。其二,在快、稳、准之间就如同形成了一个不可能三角,三者不可兼得,甚至很多指标是三者均达不到应有水准,正所谓差之毫厘失之千里,各个部件整合在一起根本达不到EUV机台所需的精度。
说句不中听的,不和ASML的EUV机台比,退两步和Nikon的DUV机台比都还有不小差距。事实胜于雄辩,就在5月底,ASML还在国内中标了4台248nm的KrF,EUV造不了、ArFi造不了、ArF造不了都不提了,然而现状是赢学家一顿吹下来,波长248nm的KrF都还在买ASML,难道是看ASML可怜赏他一口饭吃吗?
至此,也就回答了最开头的问题,半导体不只是光刻机,光刻机也不只是光源,光源也不只是ASML垄断市场唯一因素。
哪怕搬到外太空用恒星做光源,光刻也要对准、量测、扫描,而这些所需的部件ASML那边就连美日荷加起来都没办法提供整套解决方案,一部分组件还要从德国、英国、某岛买。不仅是这些看得到的精密相关,看不到的各个部分的控制系统、以及越来越重要的计算光刻,这些同样是ASML的护城河。而今,人家连机台都出口管制,更不必谈零部件、代码、数据库这些了。mask、reticle stage/chuck、wafer handler/stage/table/clamp、grating、sensor,以及配套软硬件全都去自研吗?美日荷才捆起来都不如你一家自研,你这个光刻机是不是亩产万斤的那种?
说到自研,我倒挺想问一句,哪篇论文承诺过该项目不包含欧美日韩的技术和零部件?能不能评论区发我看看?人家卖给高校科研用不代表以后就会支持量产,而且合作方还是德国,美国现在可以说服荷兰,将来就不能说服德国了?
不仅要谈技术,更要谈生产效益。就算有这个SSMB,但没有高精度机台和量测,最终还是去卷本就不赚钱的成熟制程。关键光源在起跑线上成本已经高了一大截,如果机台再拖后腿,必然是造一片亏一片。另一位答主已经提及过这个问题:
别人光刻机维保support分批次即可,而这边维保support只要涉及光源,那么多条线上的光刻全都要停,线上配套的蚀刻沉积也会巧妇难为无米之炊,动辄就down所带来的巨大生产波动,完全不利于成本控制。
此外还有一个不得不提的意外风险问题。总有人喜欢玩梗说Fab地震火灾洪水涨价,那我们就来做一个简单的概率题:当遇到地震火灾洪水时,假设LPP光刻机占地面积区域内保全的概率是a (0<a<1),那么这个占地面积100倍于LPP光刻机的SSMB保全概率只有a^100。更关键的是,别人产线上的光刻机类似于一个分布式网络,down一台只是相应削减了一台的产能,而这个中心化的光源一旦遇上地震火灾洪水,所有光刻机全都失去光源了。
如此高的生产成本、如此低的robust,就算猴年马月真造出EUV精度匹配的机台和量测,哪家Fabless买得起这么昂贵又高风险的代工服务?“产业升级”到最后反而是给别人倒贴钱,这就太离谱了。
半导体发展的首要难点从来都不是技术,而是成本。实验室里永远有令人叹为观止的新技术,但遇到的问题无一例外都是成本降不下来无法商业化。我一直都讲,芯片是拿出来卖钱的,不是拿出来炫技的。DRAM和NAND就是个很现实的例子,市场价格不好的时候,出货报价一平均每颗也就赚个几毛钱利润,Fab良率稍微有点差距,这几毛钱的利润就化为泡影会变成亏损。一旦竞争对手摸清你的成本劣势,卡住价格线就能轻松把你挤出市场。
更何况这玩意作为光源本身还八字没一撇。把一套理论形成为一个部件,再基于一个部件集成为一套设备,再将这一套设备形成一款量产产品,这是一个十分漫长的过程,而且每一步都会有很大概率被其他赛道上的选手淘汰出局。找一篇论文和无关的照片,然后脑补演绎一番就能赢,属实是有点魔怔了。真要照这个赢法我也能如法炮制一个:去年微电子所的CFET就过仿真了,反观TSMC,连上一代的nanosheet都要等到2025。易研丁真:鉴定为赢。
回到话题本身
现在如果告诉我说这是探索EUV的另一条路径,那么我认为每个人都应该支持,探索科学在哪都不是一件坏事。
现在如果告诉我说这能做EUVL光源,一个连Prototype都没有东西,未免有点扯得太远了。
现在如果告诉我说个纯自主EUVL能投产,不是针对谁,有一个算一个都是炒作骗钱骗流量的。
果不其然,评论区赢学家又来了,Twinscan那段我写的已经很清楚了,不看完就直奔评论去真的很不礼貌。你们与其来劝我赢,不如赶紧去劝GTA把ASML那4台248nm的KrF退了。
ps,别拿国内某些上市公司拉股价忽悠股民的伎俩来找我对证,鉴股排雷另请高明。国内上市公司的宣传,你说是那就是,我不置评。