生產(chǎn)光罩(光掩模版)的設(shè)備老化,缺貨問題愈發(fā)突出
光掩?;媸且环N硬面光掩模材料,即光掩膜基版,它是當(dāng)前及未來微細(xì)加工光掩膜制作的主流感光材料(相當(dāng)于照相用的感光膠卷)。它是在平整的、高光潔度的玻璃基版上通過直流磁控濺射(SP)沉積上氮化鉻-氮氧化鉻薄膜而形成鉻膜基版,再在其上涂敷一層光致抗蝕劑(又稱光刻膠)或電子束抗蝕劑制成勻膠鉻版。光掩?;嬗幸韵聨追N叫法:勻膠鉻版,光掩模基版、空白光罩、拽英文的話就叫做Maskblanks)
光學(xué)掩模版在薄膜、塑料或玻璃基體材料上制作各種功能圖形并精確定位,以便用于光致抗蝕劑涂層選擇性曝光的一種結(jié)構(gòu)。掩膜版應(yīng)用十分廣泛,在涉及光刻工藝的領(lǐng)域都需要使用掩膜版,如IC(Integrated Circuit,集成電路)、FPD(Flat Panel Display,平板顯示器)、PCB(Printed Circuit Boards,印刷電路板)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微機(jī)電系統(tǒng))等。
光刻掩膜版(又稱光罩,英文為Mask Reticle),簡稱掩膜版,是微納加工技術(shù)常用的光刻工藝所使用的圖形母版。由不透明的遮光薄膜在透明基板上形成掩膜圖形結(jié)構(gòu),再通過曝光過程將圖形信息轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品基片上。
待加工的掩膜版由玻璃/石英基片、鉻層和光刻膠層構(gòu)成。其圖形結(jié)構(gòu)可通過制版工藝加工獲得,常用加工設(shè)備為直寫式光刻設(shè)備,如激光直寫光刻機(jī)、電子束光刻機(jī)等。
掩膜版應(yīng)用十分廣泛,在涉及光刻工藝的領(lǐng)域都需要使用掩膜版,如IC(Integrated Circuit,集成電路)、FPD(Flat Panel Display,平板顯示器)、PCB(Printed Circuit Boards,印刷電路板)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微機(jī)電系統(tǒng))等。
成熟節(jié)點(diǎn)對(duì)芯片的需求激增,加上這些幾何形狀的光掩模(也稱光罩)制造設(shè)備老化,正在引起整個(gè)供應(yīng)鏈的重大擔(dān)憂。
這些問題直到最近才開始浮出水面,但對(duì)于對(duì)芯片生產(chǎn)至關(guān)重要的光掩模來說,它們尤其令人擔(dān)憂。28nm及以上光掩模的制造能力尤其緊張,推高了價(jià)格并延長了交貨時(shí)間。
目前尚不清楚這種情況會(huì)持續(xù)多久。光掩模制造商正在擴(kuò)大產(chǎn)能以滿足需求,但這并不是那么簡單。成熟節(jié)點(diǎn)的掩模制造涉及較舊的設(shè)備,其中大部分已過時(shí)。Toppan表示,為了取代過時(shí)的光掩模工具,該行業(yè)可能需要在未來十年內(nèi)投資 10 億至 20 億美元購買新設(shè)備。一些設(shè)備供應(yīng)商正在為成熟節(jié)點(diǎn)構(gòu)建新的掩膜工具,但價(jià)格更高。
掩模用作芯片設(shè)計(jì)的主模板(templates)。在流程中,IC 供應(yīng)商設(shè)計(jì)了一個(gè)芯片,然后將其轉(zhuǎn)換為文件格式。然后,在光掩模設(shè)備中,基于該格式制造掩模。然后將掩模運(yùn)送到晶圓廠并放置在光刻機(jī)中。光刻機(jī)通過掩模投射光,掩模將圖像圖案化在芯片上。
全球集成電路穩(wěn)步發(fā)展背景下,中國集成電路行業(yè)貿(mào)易逆差大,國產(chǎn)化箭在弦上。我國集成電路發(fā)展較晚,除開技術(shù)本身存在較大差距外,高端半導(dǎo)體材料和設(shè)備仍嚴(yán)重依賴進(jìn)口,貿(mào)易長期處于不利地位。針對(duì)我國集成電路產(chǎn)業(yè)的弱勢(shì),國家出臺(tái)了一系列相關(guān)政策扶持我國集成電路產(chǎn)業(yè),促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化進(jìn)程,如2020年對(duì)特色工藝集成電路(包括掩膜板)生產(chǎn)企業(yè)免征進(jìn)口關(guān)稅。
頂尖的晶圓制造廠商通常會(huì)使用自制的掩模版,如臺(tái)積電、英特爾、三星等龍頭廠商,晶圓廠自供以外,這部分市場(chǎng)主要為美國Photronics、日本DNP以及日本Toppan三家公司所壟斷。而國內(nèi)半導(dǎo)體掩模版行業(yè)發(fā)展較為落后,除了中芯國際等代工廠會(huì)自制掩模版外,尚無商業(yè)掩模版公司可在IC領(lǐng)域掩模版實(shí)現(xiàn)較好的突破,僅部分公司在面板領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)較好的技術(shù)和客戶突破,而半導(dǎo)體領(lǐng)域極度依賴海外進(jìn)口。
“在5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)快速壯大的拉動(dòng)下,全球半導(dǎo)體市場(chǎng)蓬勃發(fā)展,光罩作為芯片的關(guān)鍵原材料,市場(chǎng)需求不斷上升。