自对准四重图案化专利芯片,华为P70、Mate70双系不可能用上

科技指南书 2024-04-08 10:34:53

笔者之前一遍关于芯片设计的华为四重曝光技术专利文章,提到新品手机有可能用到新专利的5nm芯片,不过这篇几乎全平台都被下架了,这明显不是平台问题,其中原因懂得都懂。从专利到实际芯片量产,还需要经历漫长的研发之路。

一般而言,最先进的DUV光刻机通过多重曝光技术能够生产出7纳米芯片,但成本和良率较高。然而,实现7纳米、5纳米乃至更先进工艺的芯片通常需要依赖EUV光刻机技术。但现阶段由于EUV光刻机的供应受限,购买不到最先进的DUV设备,因此要实现7纳米和5纳米工艺几乎是不可能的。

先进的DUV光刻机一般采用的是193纳米波长的深紫外光源,已被应用于7nm(N7)、7nm、14纳米及更早的工艺。然而,随着工艺的不断微缩,DUV的能力已经逐渐达到瓶颈,因此像台积电和三星等厂商都开始引入极紫外光源的EUV光刻工艺。EUV的波长仅为13.5纳米,相较于193纳米的DUV光刻机,其制程能力提升了十倍以上,为未来的工艺微缩打开了更广阔的空间。

就以华为Mate 60 Pro搭载的麒麟9000S处理器为例,虽然华为并未公布其制造工艺,但根据国内技术水平和生产设备,采用5纳米工艺几乎是不可能的。然而,有研究表明,麒麟9000S芯片的性能接近甚至达到了7纳米制程,可能是由于晶体管分布较为密集、排列整齐所致。或者,华为采用了3D芯片堆叠技术,将两块14纳米制程的芯片堆叠在一起,发挥出了与7纳米制程芯片相当的性能。但这种方式生产的芯片相对容易被辨识,因此可能性不大。

关于“自动对准四重图案化半导体装置的制作方法及半导体装置”专利技术公示后,目前的理论解析来看,这一技术可以通过叠加多次曝光过程,利用现有先进的DUV光刻机设备实现对芯片电路的精确构建。也就是在没有EUV光刻机的情况之下生产出较为先进的芯片。

台积电在2017年曾试图实现多重曝光技术,但良率过低、成本过高,最终放弃了这一尝试。假设一次曝光的良率与台积电相当,达到90%,经过四次曝光后的芯片良率为0.9×0.9×0.9×0.9,这说明华为要实现四重曝光技术的难度有多大,成本将会相当高昂。早期台积电采用的是三重曝光和刻蚀,但发现良率和效率都较低。对于先进逻辑工艺后段,存在着12层以上的金属连接线,这样的工艺流程要求并不可接受。因此,明智的选择是采用EUV的一次性曝光和刻蚀。

四重曝光方式并没有解决芯片制造过程中的瓶颈问题,也不值得过多讨论。当然,通过技术手段可以提高良率、降低成本,但绝不能超过EUV光刻机本身生产的芯片。可以说,四重曝光的良率低、性能差、功耗大、成本高是不争的事实。华为的四重曝光技术面临着较高的技术挑战和成本压力,尚未达到超越EUV光刻机制程的水平。

年初,ASML撤回了两款浸没式2000i DUV光刻机的出货许可,两台Twinscan NXT:2050i和Twinscan NXT:2100i型号光刻机无法交付给国内厂商,原因是一项出货许可被撤销。这明显能感觉到ASML已经无法供应先进的DUV光刻机给中国用户。尽管如此,1980i及之前的光刻机仍然能够自由出货,虽然无法满足先进芯片的生产需求,但却可以满足成熟制程芯片的需求。所以,ASML在2024得前两个季度是可以向中国市场出售较老版本DUV光刻机。

综合考虑目前现状,这项新专利“自对准四重图案化(SAQP)半导体装置的制作方法以及半导体装置”真正转化为实现量产新芯片过程还会较长的一段路要走,华为P70 Pro,华为Mate70 Pro等产品使用的芯片应该不会用到专利中提到的技术。但有没有比麒麟9000S更进化的芯片,还是有一定希望的,但性能提升不会太明显。

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