《電子技術(shù)應(yīng)用》
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最新版瓦森納安排管控清單解讀:光刻軟件,、大硅片技術(shù)管控升級(jí),直指半導(dǎo)體發(fā)展命脈

2020-02-28
來源:與非網(wǎng)

  今年一場突如其來的武漢“新冠肺炎”疫情牽動(dòng)著每一個(gè)中國人的心,。

  可最近一周,,有兩個(gè)消息傳來,頓時(shí)讓半導(dǎo)體業(yè)界趕到更加揪心,。

  一是 2020 年 2 月 18 日,,美國媒體華爾街報(bào)道,特朗普政府正考慮對中國采取新的貿(mào)易舉措,,將限制美國芯片制造設(shè)備的使用,,尋求切斷中國獲得關(guān)鍵半導(dǎo)體技術(shù)的渠道。美國商務(wù)部正起草對所謂外國直接產(chǎn)品規(guī)定進(jìn)行調(diào)整的計(jì)劃,,該規(guī)定限制外國企業(yè)將美國技術(shù)用于軍事或國家安全產(chǎn)品,。據(jù)知情人士稱,相關(guān)調(diào)整將允許商務(wù)部要求世界各地的芯片企業(yè)在獲得許可的情況下,,才能使用美國設(shè)備生產(chǎn)供應(yīng)給華為芯片,。

  二是 2020 年 2 月 24 日,日本媒體 Japantime 報(bào)道,,包括美國,、日本在內(nèi)的瓦森納安排 Wassenaar Arrangement”42 個(gè)成員國在 2019 年 12 月同意擴(kuò)大出口管制范圍,新增加的管制范圍包括可用于軍事目的的半導(dǎo)體基板制造技術(shù)和用于網(wǎng)絡(luò)攻擊的軍事軟件,。報(bào)道指出,,日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省和其他部門將制定有關(guān)的細(xì)節(jié),要求硅片制造商申請出口產(chǎn)品和相關(guān)技術(shù)的許可證,。日本相關(guān)廠商人士透露,,目前還不確定日本政府的相關(guān)細(xì)節(jié),。一旦有了相關(guān)細(xì)節(jié),則產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)的出口就必須要申請?jiān)S可,,廠家就會(huì)陷入疲于應(yīng)付的境地,。

  事實(shí)上,先前華爾街的報(bào)和 Japantime 報(bào)道,,都和 2019 年 12 月在奧地利召開的瓦森納安排出口管制會(huì)議有關(guān),。

  首先,我們先了解一下瓦森納安排到底是什么條約呢,?

  “瓦森納安排”的全稱是“關(guān)于常規(guī)武器和兩用物品及技術(shù)出口控制的瓦森納安排 The Wassenaar Arrangement on Export Controls for Conventional Arms and Dual-Use Good and Technologies”,,它是世界主要的工業(yè)設(shè)備和武器制造國在“巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)”解散后成立的一個(gè)旨在控制常規(guī)武器和高新技術(shù)貿(mào)易的國際性組織?!鞍屠杞y(tǒng)籌委員會(huì)”的正式名稱是“對共產(chǎn)黨國家出口管制統(tǒng)籌委員會(huì) Coordinating Committee for Export to Communist Countries”,,是對社會(huì)主義國家實(shí)行禁運(yùn)和貿(mào)易限制的國際組,是 1949 年 11 月在美國的提議下秘密成立的,,因其總部設(shè)在巴黎,通常被稱為“巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)”,。1994 年 4 月 1 日,,“巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)”的正式宣告解散。然而,,它所制定的禁運(yùn)物品列表后來被“瓦森納安排”所繼承,,延續(xù)至今。

  “瓦森納安排”于 1996 年在荷蘭瓦森納簽署,,當(dāng)時(shí)有 33 個(gè)國家參與,,包括澳大利亞、比利時(shí),、加拿大,、丹麥、法國,、德國,、希臘、意大利,、日本,、盧森堡、荷蘭,、挪威,、葡萄牙、西班牙,、土耳其,、英國,、美國 17 個(gè)“巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)”成員國和以及阿根廷、奧地利,、保加利亞,、捷克共和國、芬蘭,、匈牙利,、愛爾蘭、新西蘭,、波蘭,、羅馬尼亞、俄羅斯,、斯洛伐克,、韓國、瑞典,、瑞士,、烏克蘭等 16 國;之后墨西哥,、南非,、印度、克羅地亞,、愛沙尼亞,、拉脫維亞、立陶宛,、馬耳他,、斯洛文尼亞等國家陸續(xù)加入。

  和“巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)”一樣,,“瓦森納安排”包含兩份控制清單:一份是軍民兩用商品和技術(shù)清單,,涵蓋了先進(jìn)材料、材料處理,、電子器件,、計(jì)算機(jī)、電信與信息安全,、傳感與激光,、導(dǎo)航與航空電子儀器、船舶與海事設(shè)備,、推進(jìn)系統(tǒng)等 9 大類,;另一份是軍品清單,涵蓋了各類武器彈藥,、設(shè)備及作戰(zhàn)平臺(tái)等共 22 類,。所有成員國必須簽署,。中國、朝鮮,、伊朗,、利比亞等都在被禁運(yùn)之列

  “瓦森納安排”聲稱是一種建立在自愿基礎(chǔ)上的集團(tuán)性出口控制機(jī)制,其根本目的在于通過成員國間的信息通報(bào)制度,,提高常規(guī)武器和雙用途物品及技術(shù)轉(zhuǎn)讓的透明度,,以達(dá)到對常規(guī)武器和雙用途物品及相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)讓的監(jiān)督和控制?!巴呱{安排”聲稱不針對任何國家和國家集團(tuán),,不妨礙正常的民間貿(mào)易,也不干涉通過合法方式獲得自衛(wèi)武器的權(quán)力,,但無論從其成員國的組成還是該機(jī)制的現(xiàn)實(shí)運(yùn)行情況看,,“瓦森納安排”具有明顯的集團(tuán)性質(zhì)和針對發(fā)展中國家的特點(diǎn)。

  簡單來說,,就是“瓦森納安排”雖然允許成員國在自愿的基礎(chǔ)上對各自的技術(shù)出口實(shí)施控制,,但實(shí)際上成員國在重要的技術(shù)出口決策上受到美國的影響。

  好吧,,有點(diǎn)跑題了,,我們還是回到半導(dǎo)體領(lǐng)域。

  對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來說,,受限于《瓦森納安排》,,從芯片設(shè)計(jì)到生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域,,中國都不能獲取到國外的最新科技,。小到一顆螺絲釘,大到航天推進(jìn)器,,都在管控范圍內(nèi),。

  于是,芯思想研究院迅速找到“瓦森納安排”的《軍民兩用商品和技術(shù)清單》2018 版和 2019 版進(jìn)行研讀,。經(jīng)過對照發(fā)現(xiàn),,剛發(fā)布的 2019 版和 2018 版相比,內(nèi)容修訂不多,,但非常關(guān)鍵,,直指痛點(diǎn)!也許會(huì)對發(fā)展中的中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)形成嚴(yán)重傷害,。

  瓦森納安排的《軍民兩用商品和技術(shù)清單 Dual-Use Goods and Technologies and Munitions List》到底有那些和半導(dǎo)體密切相關(guān)呢,?下面讓我們來了解一下《軍民兩用商品和技術(shù)清單》。

  2019 年 12 月發(fā)布的最新版瓦森納安排的《軍民兩用商品和技術(shù)清單 Dual-Use Goods and Technologies and Munitions List》有共有 243 頁,,其中正文 241 頁,,比 2018 年版多了 3 頁內(nèi)容,。

  清單包括如下

  通用技術(shù)、通用軟件,、通用信息安全說明

  第一類 特殊材料和相關(guān)設(shè)備

  第二類 材料加工

  第三類 電子產(chǎn)品

  第四類 計(jì)算機(jī)

  第五類之一 電信

  第五類之二 信息安全

  第六類 傳感器與激光

  第七類 導(dǎo)航及航空電子

  第八類 海洋技術(shù)

  第九類 航空航天推進(jìn)系統(tǒng)

  附錄一  敏感清單

  附錄二  非常敏感清單

  其中和半導(dǎo)體最相關(guān)的莫過于第三類“電子產(chǎn)品”,。當(dāng)然,其他部分也多少會(huì)涉及到,。

  在第三類“電子產(chǎn)品”中,,共分五項(xiàng)進(jìn)行說明,分別是:系統(tǒng),、設(shè)備和組件 SYSTEMS, EQUIPMENT AND COMPONENTS,;測試、檢測,、制造設(shè)備 TEST, INSPECTION AND PRODUCTION EQUIPMENT,;材料 MATERIALS、軟件 SOFTWARE,、技術(shù) TECHNOLOGY,。

  1、系統(tǒng),、設(shè)備和組件(該部分內(nèi)容沒有變化)

  對半導(dǎo)體集成電路進(jìn)行了諸多限制,,涵蓋:單片集成電路、混合集成電路,、多芯片集成電路,、薄膜型集成電路(包括藍(lán)寶石上硅集成電路)、光集成電路,、三維集成電路”,、單片微波集成電路(MMIC)。具體來說包括:微處理器,、微計(jì)算機(jī)電路,、微控制器、DSP,、ADC/DAC,、光器件、FPGA,、FFT 處理器,、存儲(chǔ)器(SRAM、NVM),、微波器件,。

  比如 ADC/DAC 的在符合以下條件的都在管制之內(nèi)。

  分辨率 8bit 到 10bit,,采樣率大于每秒 1.3G SPS,;

  分辨率 10bit 到 12bit,,采樣率大于每秒 600M SPS;

  分辨率為 12bit 到 14bit,,采樣率大于 400 M SPS,;

  . 分辨率為 14bit 到 16bit,采樣率大于 250 MSPS,;

  分辨率大于或等于 16 位,,采樣率大于 65 M SPS

  2、測試,、檢測,、制造設(shè)備(該部分內(nèi)容沒有修訂)

  包括原子層外延設(shè)備(ALE)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備(MOCVD),、分子束外延生長設(shè)備(MBE),、光刻設(shè)備(包括納米壓印),。

  其中光刻設(shè)備管制范圍說明如下:(和 2018 年版本沒有變化)

  光源波長短于 193 nm,;

  生產(chǎn)最小可分辨特征尺寸(MRF)為 45 nm 或更小的圖案(MRF=曝光光源波長*0.35/NA)

  如此看來 EUV 光刻機(jī)確實(shí)是在管制范圍內(nèi)。

  但是控制和不批準(zhǔn)是兩個(gè)概念,,控制歸控制,,但是還是有可能批準(zhǔn)的。

  確實(shí)如此,,此前,,中芯國際、華虹集團(tuán)等半國內(nèi)導(dǎo)體公司進(jìn)口的很多設(shè)備都需要取得出口許可證,,但經(jīng)過雙方的交流和溝通 ,,設(shè)備也都購買回來了。現(xiàn)在我國最先進(jìn)的工藝也推進(jìn)到了 14 納米,,也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn),!

  3,、材料(該部分內(nèi)容也沒動(dòng))

  包括襯底材料和 193 納米用光刻膠,。

  半導(dǎo)體基板襯底說明非常明確,其范圍包括硅片(Silicon Wafer),、鍺片,、碳化硅片以及 III-V 族的鎵和銦材料,以及晶錠,、晶棒等,。

  內(nèi)容也對高電阻率材料進(jìn)行了說明,并且標(biāo)注了注意事項(xiàng),。因?yàn)楦咦杩孤什牧峡梢杂脕砩a(chǎn)超高壓,、超大電流的器件,,可以轉(zhuǎn)用于軍事領(lǐng)域。

  4,、軟件

  包括為規(guī)定的設(shè)備開發(fā)的軟件,,以及用來開發(fā) EUV 光刻掩模或掩模版上的圖案的軟件,。

  筆者發(fā)現(xiàn) 2019 版和 2018 版相對照,,該部分有了變化。

  修訂的這部分內(nèi)容非常關(guān)鍵,。請大家仔細(xì)品讀,。

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  2018 年的內(nèi)容表述為:物理模擬軟件

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  2019 年的內(nèi)容直接表述為:計(jì)算機(jī)光刻軟件。

  芯思想研究院認(rèn)為,,這一修訂非常關(guān)鍵,,直接打在半導(dǎo)體光刻工藝研發(fā)的七寸上。

  據(jù)悉,,光刻工藝過程可以用光學(xué)和化學(xué)模型借助數(shù)學(xué)公式來描述,。光照射在掩模上發(fā)生衍射,衍射級(jí)被投影透鏡收集并會(huì)聚在光刻膠表面,,這一成像過程是一個(gè)光學(xué)過程,;投影在光刻膠上的圖像激發(fā)光化學(xué)反應(yīng),烘烤后導(dǎo)致光刻膠局部可溶于顯影液,,這是化學(xué)過程,。計(jì)算光刻就是使用計(jì)算機(jī)來模擬、仿真光刻工藝中光學(xué)和化學(xué)過程,,從理論上探索增大光刻分辨率和工藝窗口的途徑,,指導(dǎo)工藝參數(shù)的優(yōu)化。計(jì)算光刻起源于 20 世紀(jì) 80 年代,,它一直是作為一種輔助工具而存在,。隨著工藝的不斷進(jìn)步,設(shè)計(jì)尺寸不斷縮小,,器件上最小線寬開始小于曝光波長,,越來越接近光刻成像系統(tǒng)的極限,光的衍射效應(yīng)變得越來越明顯,,導(dǎo)致最終對設(shè)計(jì)圖形產(chǎn)生光學(xué)影像退化,,實(shí)際形成的光刻圖案相對于掩膜版上的圖案發(fā)生嚴(yán)重畸變,最終在硅片上經(jīng)過光刻形成的實(shí)際圖形和設(shè)計(jì)圖形不同,,這種現(xiàn)象稱為光學(xué)鄰近效應(yīng)(OPE,,Optical Proximity Effect)。為了修正光學(xué)鄰近效應(yīng),便產(chǎn)生了學(xué)鄰近效應(yīng)修正(OPC,,optical proximity correction),,光學(xué)臨近效應(yīng)修正已經(jīng)成為光刻圖形處理的關(guān)鍵步驟,變得必不可少,。

  光刻工程師還使用一些專用的測試圖形曝光,,收集晶圓上的數(shù)據(jù),用來修正軟件里的模型,,使之計(jì)算出的結(jié)果和實(shí)際盡量吻合 ,。

  現(xiàn)在,在先進(jìn)工藝特別是 FinFET 工藝中,,計(jì)算光刻已經(jīng)成為光刻工藝研發(fā)的核心,。計(jì)算光刻是依靠專用 EDA 工具來實(shí)現(xiàn)的,這些 EDA 工具都是有專門的供應(yīng)商提供的,。明導(dǎo)(MENTOR),、新思(Synopsys)都有專用 OPC 軟件提供,目前國內(nèi)的全芯智造也在瞄準(zhǔn) OPC 軟件,。

  5,、技術(shù)

  包括浮點(diǎn)運(yùn)算計(jì)算技術(shù)、HEMT 和 HBT 等一系列技術(shù),。

  筆者發(fā)現(xiàn) 2019 版和 2018 版相比,,在此部分最后加了一內(nèi)容。就是有關(guān) 12 英寸大硅片的切磨拋(Slicing,、Grinding,、Polishing)工藝技術(shù)。

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  芯思想研究院認(rèn)為,,新增內(nèi)容就是針對中國的大硅片企業(yè),。

  新增內(nèi)容中“Site front least-squares range(SFQR)”是指硅片平整度,該參數(shù)是硅片拋光質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo),,據(jù)悉,,該參數(shù)也是拋光過程中比較難于優(yōu)化的一個(gè)參數(shù)。

  目前,,12 英寸大硅片生產(chǎn)技術(shù)主要由日本信越半導(dǎo)體(Shin-Etsu),、勝高(SUMCO)和德國世創(chuàng)(Siltronic)掌握,切磨拋設(shè)備也幾乎被日本控制,,上游的原材料高純多晶硅也被美國,、日本和德國所壟斷,,這也導(dǎo)致國內(nèi)大硅片技術(shù)進(jìn)展緩慢,。

  目前國產(chǎn) 8 英寸硅片出貨主要還是 MOS 管器件生產(chǎn)用,真正用在集成電路制造中的少之又少;12 英寸主要還是以控片,、陪片為主,,正片還是在相對低端工藝小批量試用階段,至于工藝節(jié)點(diǎn)就不要去猜測了,,反正不可能是 14 納米和 28 納米(偷笑),。

  遍地開花的大硅片項(xiàng)目引起了美國及其他國家的高度戒備,不知道是幸運(yùn)還是悲催,!但起碼有一點(diǎn),,這些大硅片項(xiàng)目又可以借機(jī)炒作一把!

  我國半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)業(yè)還是發(fā)展階段,,不管是設(shè)備,、材料、工藝,、管理等方面,,都和海外半導(dǎo)體有著不少的差距,脖子還是被卡著,!

  希望媒體不要天天寫“中國半導(dǎo)體不再被‘卡脖子’了”,、“中國告別‘缺芯’之痛”,你越吹,,人家就越卡你脖子,!

  不要以為真得可以倒逼出半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)!

  也許這次疫情能夠讓半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)回歸理性,!

  如需原文可聯(lián)系筆者,。


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