华为成功研发基于LDP技术的EUV光刻机,打破ASML的技术垄断。新凯来等合作伙伴在研发过程中提供硬件支持与工艺优化方案。该突破将影响全球半导体产业格局,尤其对中国半导体产业具有重大意义。
华为带领工程师团队成功研发基于LDP技术的EUV光刻机,通过电极间放电产生等离子体,产生13.5nm波长的EUV辐射。该技术优势在于能量转换效率高、设备架构简化、成本低、生产效率和精度控制方面超越ASML。
新凯来作为华为的合作企业在研发过程中提供了关键的硬件支持与工艺优化方案。其刻蚀设备和薄膜沉积设备等核心装备与华为的EUV光刻机技术路线高度适配,为整套光刻系统的性能提升奠定基础。
华为EUV光刻机的突破将对全球半导体产业格局产生深远影响,有望使中国在2030年前形成完整的14nm以下制程能力,提升芯片自给率,降低对进口芯片的依赖。同时,也将对ASML的垄断地位发起挑战,推动市场竞争加剧,促进技术升级和成本下降。
在半导体行业,EUV 光刻机一直被誉为皇冠上的明珠,长期以来被 ASML 牢牢把控,其技术封锁严重制约着全球众多国家半导体产业向先进制程迈进。但如今,一则振奋人心的消息正席卷全球科技圈:华为带领工程师团队,成功突破 EUV 光刻机技术。值得一提的是,华为走的是与 ASML 截然不同的技术路线,且各项参数表现更为出色。
ASML 的 EUV 光刻机采用激光等离子体(LPP)技术,通过高能激光轰击液态锡,产生高温等离子体,进而发出 13.5nm 波长的 EUV 光。这一技术虽然成熟、高效且稳定,但系统极为复杂,造价高得惊人。单台设备成本超过 1.5 亿美元,配套设施与维护成本同样令人咋舌。不仅如此,其对零部件精度与工艺控制近乎苛刻,供应链遍布全球 30 多个国家,任何一个环节出现问题,都会对设备性能与交付产生影响。
华为主导研发的 EUV 光刻机另辟蹊径,采用激光诱导放电等离子体(LDP)技术。哈尔滨工业大学团队在这一技术上取得了重大理论突破,他们研发的 “放电等离子体极紫外光刻光源” 能量转换效率高达 4.5%,是 ASML 现有 LPP 技术的 2.25 倍。该技术通过电极间放电将锡蒸发并电离,高压电流促使电子与锡离子碰撞生成等离子体,从而产生 13.5nm 波长的 EUV 辐射。与 LPP 技术相比,LDP 技术优势明显。它省去了高能激光器和复杂的 FPGA 实时控制系统,使得设备架构大幅简化,体积更小,能耗降低约 30%,生产成本也随之显著下降。而且,LDP 生成的等离子体稳定性更高,碎屑污染更少,有效延长了反射镜等核心部件的使用寿命。
从关键参数对比来看,ASML 最新一代标准型 EUV 光刻机 NXE:3800E,晶圆处理速度为每小时 195 片晶圆,未来有望提升至 220 片,晶圆对准精度小于 1.1nm。而华为基于 LDP 技术的 EUV 光刻机在实验测试阶段,就展现出每小时 250 片晶圆的处理速度,晶圆对准精度更是达到了 0.8nm,在生产效率与精度控制方面实现了超越。
在研发历程中,华为联合国内众多科研机构与企业协同攻关。其中,新凯来在这场技术突破中发挥了重要作用。新凯来(SiCarrier)是一家专注于半导体装备及零部件研发制造的深圳国有企业,隶属于深圳市重大产业投资集团,成立于 2021 年,注册资本 15 亿元。其前身为华为旗下半导体设备子公司,核心团队拥有 20 年以上的电子设备研发经验,与国内半导体产业链上下游联系紧密。
新凯来与华为在技术研发上密切合作。双方联合研发了自对准四重成像技术(SAQP),该技术极大地降低了芯片制造过程中对高端光刻设备的依赖。在 EUV 光刻机的研发过程中,新凯来凭借自身在半导体装备制造领域的深厚积累,为华为提供了关键的硬件支持与工艺优化方案。其研发制造的刻蚀设备、薄膜沉积设备等半导体制造核心装备,与华为的 EUV 光刻机技术路线高度适配,为整套光刻系统的性能提升奠定了基础。
例如,新凯来将其刻蚀设备命名为 “武夷山” 系列,包括武夷山 1 号、武夷山 3 号和武夷山 5 号,在刻蚀精度与效率方面表现优异,能够精准地对晶圆进行微观层面的处理,满足 EUV 光刻的需求,确保芯片图案的精确转移。其薄膜设备涵盖了 CVD(化学气相沉积)、PVD(物理气相沉积)和 ALD(原子层沉积)三大主要薄膜沉积设备,如 CVD 的长白山 1 号和长白山 3 号、PVD 的普陀山 1 号等,这些设备能够在晶圆表面均匀地沉积高质量的薄膜,为芯片制造的后续工序提供良好的基础。
不仅如此,新凯来还在光学量测、功率检测等领域推出了一系列产品。光学量测产品如天门山 DBO(衍射套刻量测)、天门山 IBO(图形套刻量测),能够精确测量光刻过程中的套刻精度,为 EUV 光刻机的高精度光刻提供反馈与调整依据;功率检测产品如 RATE - CP(晶圆电性能检测)等,可对制造完成的晶圆进行电性能检测,保障芯片的质量。
在合作模式上,华为凭借自身在通信、人工智能等领域的技术优势,为新凯来提供前沿的技术理念与算法支持,优化新凯来设备的控制与运行逻辑。新凯来则发挥在半导体装备制造工艺上的专长,将华为的技术设想转化为实际可生产、可应用的设备与零部件。双方通过紧密的产学研合作,加速了技术从实验室到产业化的进程。
除了新凯来,中科院突破的 “多重曝光叠加技术”,能够用 28nm 光刻机 “套娃” 刻出 7nm 芯片,为 EUV 光刻机的制程能力拓展提供了算法层面的保障;华为自身在磁悬浮工作台、人工智能算法优化光刻流程等方面投入大量研发精力,解决了设备运行稳定性与光刻效率提升的难题。经过多年不懈努力,华为最终将 LDP 技术从实验室理论转化为可实际测试的 EUV 光刻机设备。
华为 EUV 光刻机的突破,将对全球半导体产业格局产生深远影响。对于中国半导体产业而言,这将彻底打破长期以来在先进制程芯片制造上的瓶颈。过去,由于无法获得先进的 EUV 光刻机,中芯国际等企业在 7nm 及以下制程工艺上进展缓慢,严重制约了国内高端芯片的自主供应能力。
如今,华为与新凯来等伙伴的协同突破,有望使中国在 2030 年前形成完整的 14nm 以下制程能力,大幅提升芯片自给率,降低对进口芯片的依赖,保障国家信息安全。在全球市场,华为 EUV 光刻机凭借性能与成本优势,将对 ASML 的垄断地位发起强有力挑战。ASML 虽长期占据高端光刻机市场 90% 以上份额,但华为的入局,将促使市场竞争加剧,推动光刻机技术加速迭代升级,同时也将使先进制程芯片的制造成本下降,惠及全球众多芯片设计与制造企业,激发行业创新活力,带动整个半导体产业链的繁荣发展 。