美中晶片戰持續升溫,沒 EUV 機台,中國不也挺進 7nm? 什麼是微影製程?

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Published 2022-10-17
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00:00 製程大廠搶著導入 EUV
00:35 微影製程五步驟
01:32 台積電領先製程的光罩潔淨技術
01:57 基於光學成像原理的微影製程
03:02 技術含量需求最高的曝光技術
05:33 搭配 EUV ,晶片才能越做越小
07:09 中芯竟然利用舊技術 DUV製作了7奈米晶片
09:16 技術超前!0.7 奈米晶片面世

// 延伸閱讀 //
噔噔愣噔愣~縮小術!用光學微影把 IC 晶片變小了
pansci.asia/archives/353519
半導體的「平面製程」——《掀起晶片革命的天才怪咖:蕭克利與八叛徒》
pansci.asia/archives/351843
半導體廠奈米級的奇「積」!科學家挑戰突破電晶體大小的極限
pansci.asia/archives/315856
改變在一「矽」之間——半導體的誕生│《電腦簡史》數位時代(十六)
pansci.asia/archives/317557

// 參考資料 //
research.sinica.edu.tw/optical-lithography-burn-je…
scitechvista.nat.gov.tw/Article/C000003/detail?ID=…
ec.ltn.com.tw/article/breakingnews/4038717
case.ntu.edu.tw/blog/?p=28125
iknow.stpi.narl.org.tw/post/Read.aspx?PostID=18731
eip.iner.gov.tw/msn.aspx?datatype=YW5hbHlzaXM%3D&i…
technews.tw/2021/02/15/euv-mass-production-of-lith…

// 製作團隊 //
主持:泛科知識 #鄭國威知識長
企劃:王喆宣
腳本:李斑斑
剪輯:蘇庭緯

All Comments (21)
  • @samtsou
    反射鏡片是德國蔡司公司做的,每個反射鏡底材是用雷射加Plasma精密加工,然後再鍍上至少50層每層5~6nm厚度矽鉬材料,表面平整度比韋伯望遠鏡的反射鏡片還要高,並且最後倒數第二片反射鏡(Hi-NA EUV增大NA用途關鍵)是帶有弧度的,弧形精密度到達奈米級弧度精密程度,角度還要經過精密計算,否則極紫外光會被吸收減弱,並且面積超大,就是給你30年,你也做不出來。 第二個難關是極紫外光產生器,這是要用功率極高且壽命超長的雷射產生器,以每秒50000次用雷射射擊錫滴,每個錫滴射擊兩次來產生極紫外光。 你是要怎麼控制高溫熔融錫滴的產生與滴漏? 每兩個錫滴間的時間間隔控制? 每個錫滴的大小的控制? 雷射光源的穩定性控制? 可以每天24小時工作? 如何散熱? 一大堆專利你能破解? ASML為了找到最適當的極紫外光源,前後花了 共計超過10多年,連同步輻射高能加速器都研究過,你在這世上已經絕對找不到其他的任何方法了,不幸的是ASML已經把所有相關的專利申請完了外, 就是給你抄,你也抄不出來。光用嘴巴說些打雞血的話,沒個毛用。 第三個難關是空白光罩,這也是日本寡佔的領域,製作原理跟反射鏡類似,但是難在要經過仔細計算避免3D效應,這又一個獨門技術,世上也沒超過三家能做。 第四個難關是光阻劑,這個之難難如登天,也是日本寡佔的領域。 每個先進製程節點所使用的光阻劑配方都不同,並且在研發階段就要用EUV機台作驗證,試問那個客戶願意把上億美金的EUV機台挪出來給你試? 並且一試就要至少半年到一年,光試你的光阻劑廠家就要賠上多少錢與時間? 看看韓國自己要作EUV光阻劑的結果,就知道為甚麼三星的良率如此差。 第五個難關是雙工作平台,在高速40G加速度的輪動下,整體的位移偏差加上機台的誤差,其覆蓋誤差(overlay Error)不到2nm,看看上微作的機台Overlay誤差是多少? 近90nm誤差。 大家一直以為ASML只是做曝光機的廠商,這是大錯特錯。ASML所提供給客戶的是所有曝光相關的問題一站解決者,他除了曝光機外,還有光學與電子束檢驗機,外加Brian大數據分析AI系統,OPC光罩修正驗證軟體系統,能夠將所有曝光相關的Defect,包括光阻劑塗布厚度,軟/硬烤,蝕刻前後檢驗與光罩圖形OPC修正都整合在一起,提供工程師修正所有EUV曝光問題,光憑這一點,給你30年,你也是做不出來。 ASML所有產品,包括EUV,DUV,DUVi,光學檢驗機,電子束檢驗機,OPC光罩修正及檢驗軟體,大數據統計分析AI系統,整體才算是一個完整的體系,而曝光機僅是其中一部分而已。 沒這個體系建立起來,你就是有幾台EUV曝光機在手,一樣也會是一堆廢物,懂嗎? 這是超過30多個國家近600家最厲害的供應商,齊心合作打造出來的體系,世上再也找不出來第二家。 有緣的人如果能去Connecticut Wilton看過ASML在美國的組裝廠,你就知道所言無虛。 PS. 回頭再加一段 台積電是不可能自己發展EDA的,台積電本身只會提供EDA廠加他的PDK,Design Reference Manual,Design Rules,SPICE得出的資料等,供給IC設計者在用EDA設計中的模擬,驗證。 EDA沒這些半導體廠商提供的這些資料,他只能設計個渣出來,比廚餘垃圾還不如。 台積電最適合做與EDA相關的工作,就是開發各製程的IP模組,並且先上過自己的產線做過驗證,再以有償或無償方式提供給客戶設計晶片時採用,以節省客戶設計時間並保證有高良率產出,這就無形中增加了台積電在同業間的競爭力,例如有關ARM架構相關的硬核IP,台積電擁有的數量就是世界前幾名,這也是三星與Intel遠遠敢不上台積電一個隱形原因。 要知道光一個5nm製程稍微複雜的IP,其價格就要超過500多萬美金,做一個精密5nm晶片從設計初始到留片前,沒花你個5,6億美金簡直就是笑話,所以三星那個幫盤矽作的3nm晶片,基本上就是一個笑話,當現在有那個廠商把它當回事在看? 有嗎? 發展EDA工具你沒有超過30多年以上的投入,你想發展一個全面性應用的EDA,那就是在說夢話與傻話。一個完整的EDA工作不是單僅有Functional,Timing,Power,Thermal,Reliability,EM模擬驗證就夠了,要作到SoC還要加入Mechanical,Moldflow等等,試問誰有這麼多方面的人才與實驗數據? 這頭部三間大的ESDA也是沒有,全靠這20多年來的併購其他專業公司來完成的,美加源工人射都在萬人以上,每年研發費用就佔了40%營收以上,專利完全被它們給霸佔了,後來者多半只有吃土的份,除非你在這裏面某一小段技術中有你獨強的能力。在製作光罩圖案GDSII時,你也要用到OPC修正與驗證工具。另外就是要與半導體廠合作,在半導體各個製程相關的規格與設計規範,與之驗證,Debug,Update,這一來一往的時間與投資也是非常可怕的,沒經年累月彼此的合作,那個客戶敢用你的EDA工具? 一個先進製程精騙我前面說過要花費多少鈔票,你只會做一個晶片嗎? 當然不會只做一個晶片,所以你敢用一些沒經過驗證的EDA工具嗎? EDA工具是有生命的,他會隨遮時間,半導體製程的前進,技術的改進,一直升級中,不會有中斷情況,所以EDA廠家的投資也是會一直加碼,這也是EDA廠家的經營管理的難處之一。 不要以為買了個EDA工具就萬事大吉,設計出晶片就可以指日可待,沒這些工具與半導體的切合,你是啥都做不出來。 沒這些後續升級,客戶就立刻在技術上落伍了。所以只要在半導體廠相關技術資料,IP設計商,Auto-layput,DRC,DM把你給掐住,你就立刻吃土去了。 懂行的就知道我在說什麼。
  • @daddy3a953
    以科普的角度而言,這影片真的很棒! 讀者不同,閱讀需求也不同,普羅大眾求入門好懂不枯燥,業內專家多習慣自詡為師捨我其誰。影片的製作不可能討好所有閱讀群體,自我定位清楚即可…. 教專領英與晦澀轉白都是專業,都是對半導體產業重要的貢獻!
  • @novae7408
    多謝,讓我有了個初步的認識。
  • @872Ray
    對行外人不是很重要,不過 4:14 G-line (436nm) 在演進到 DUV 之前還有經過一個 I-line (365nm),而 DUV 光源也有分 KrF (248nm) 跟 ArF (193nm)
  • @kingkeyg
    才发现这个科普up真不错,关注订阅先
  • @brucej
    我認為專精才有競爭力才能跟大家一同合作交流 台企先前的策略都是一條龍服務產品都鳥鳥的,現在都轉為專業分工合作,術業有專攻唯有掌握關鍵技術才能佔一席之地
  • DUV 光源 ArF (193n) 有immerison and dry 193nm, immersion 是一個很重要的里程碑
  • 很棒,讓我們這種非領域內的人可以初步理解半導體製程!
  • @zonex001
    居然沒說長波光因為繞射性關係,微影像的邊緣會暈開而無法投映細小的影象。
  • @SuperYoujames
    說真的! 半導體技術真的替台灣撐起一片天! 但製造的區位移轉也並非不會發生,我們還是應該要思考下一個製造方向,或者商業模式
  • @corncouple
    我無法精準描述對此頻道的敬佩,你們搜集的資料跟文案的撰寫,都非常非常用心跟專業!將來我會把按讚的次數都留給你們!
  • 光是說「曝光機」而非「光刻機」,這部影片就值得給讚!
  • 美國的美光亦成功研發出一種名為 1beta 的半導體製程,僅以 DUV 光刻機就能臻 EUV 光刻機的效果。
  • @lindonchang
    其實5nm也可以做出來的,只是放大看後可以明顯看出品質的差異,最重要的還有良率不佳喔