生產光罩(光掩模版)的設備老化,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,它是當前及未來微細加工光掩膜制作的主流感光材料(相當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?;?、空白光罩、拽英文的話就叫做Maskblanks)
光學掩模版在薄膜、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構。掩膜版應用十分廣泛,在涉及光刻工藝的領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構,再通過曝光過程將圖形信息轉移到產品基片上。
待加工的掩膜版由玻璃/石英基片、鉻層和光刻膠層構成。其圖形結構可通過制版工藝加工獲得,常用加工設備為直寫式光刻設備,如激光直寫光刻機、電子束光刻機等。
掩膜版應用十分廣泛,在涉及光刻工藝的領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,微機電系統(tǒng))等。
成熟節(jié)點對芯片的需求激增,加上這些幾何形狀的光掩模(也稱光罩)制造設備老化,正在引起整個供應鏈的重大擔憂。
這些問題直到最近才開始浮出水面,但對于對芯片生產至關重要的光掩模來說,它們尤其令人擔憂。28nm及以上光掩模的制造能力尤其緊張,推高了價格并延長了交貨時間。
目前尚不清楚這種情況會持續(xù)多久。光掩模制造商正在擴大產能以滿足需求,但這并不是那么簡單。成熟節(jié)點的掩模制造涉及較舊的設備,其中大部分已過時。Toppan表示,為了取代過時的光掩模工具,該行業(yè)可能需要在未來十年內投資 10 億至 20 億美元購買新設備。一些設備供應商正在為成熟節(jié)點構建新的掩膜工具,但價格更高。
掩模用作芯片設計的主模板(templates)。在流程中,IC 供應商設計了一個芯片,然后將其轉換為文件格式。然后,在光掩模設備中,基于該格式制造掩模。然后將掩模運送到晶圓廠并放置在光刻機中。光刻機通過掩模投射光,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)貿易逆差大,國產化箭在弦上。我國集成電路發(fā)展較晚,除開技術本身存在較大差距外,高端半導體材料和設備仍嚴重依賴進口,貿易長期處于不利地位。針對我國集成電路產業(yè)的弱勢,國家出臺了一系列相關政策扶持我國集成電路產業(yè),促進集成電路產業(yè)的國產化進程,如2020年對特色工藝集成電路(包括掩膜板)生產企業(yè)免征進口關稅。
頂尖的晶圓制造廠商通常會使用自制的掩模版,如臺積電、英特爾、三星等龍頭廠商,晶圓廠自供以外,這部分市場主要為美國Photronics、日本DNP以及日本Toppan三家公司所壟斷。而國內半導體掩模版行業(yè)發(fā)展較為落后,除了中芯國際等代工廠會自制掩模版外,尚無商業(yè)掩模版公司可在IC領域掩模版實現(xiàn)較好的突破,僅部分公司在面板領域實現(xiàn)較好的技術和客戶突破,而半導體領域極度依賴海外進口。
“在5G、人工智能、物聯(lián)網等產業(yè)快速壯大的拉動下,全球半導體市場蓬勃發(fā)展,光罩作為芯片的關鍵原材料,市場需求不斷上升。