掩膜版產(chǎn)品誕生至今約70多年,是電子制造行業(yè)中使用的生產(chǎn)制具。由于掩膜版技術(shù)演變較慢,下游運(yùn)用廣泛且不同行業(yè)對(duì)掩膜版的性能、成本等要求不同,不同代別的產(chǎn)品存續(xù)交疊期長,如第二代菲林掩膜版誕生于二十世紀(jì)60年代初,至今仍在PCB、FPC、TN/STN等行業(yè)使用。
1)手繪菲林
掩模板發(fā)明于20世紀(jì)50年代,早期的掩模板是純手工繪制,將人們用最普通的坐標(biāo)圖紙,蓋上一層紅色的膜。至于為啥是紅色,最主要的原因是紅膜遮光性比較強(qiáng)。
做好了一層紅膜后,其實(shí)這也是過渡方案,在進(jìn)行芯片生產(chǎn)前,還需要微縮相機(jī)把整個(gè)掩模板的尺寸進(jìn)行縮小,有時(shí)還需進(jìn)行多次微縮。
2)計(jì)算機(jī)輔助
20世紀(jì)70年代,工程師們開始在計(jì)算機(jī)上作圖,通過在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)二維坐標(biāo)軸的建立,但是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的屏幕不大,鼠標(biāo)也不像現(xiàn)在這么成熟,當(dāng)時(shí)仍有部分工程師還在使用坐標(biāo)紙畫圖。
3)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化
20世紀(jì)90年代,針對(duì)越來越多的晶體管數(shù)量,一條一條線去勾勒芯片架構(gòu)的時(shí)代已經(jīng)過去,取而代之的是EDA軟件,EDA軟件是指用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)集成電路芯片的功能設(shè)計(jì)、綜合、驗(yàn)證、物理設(shè)計(jì)(包括布局、布線、版圖、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查等)等流程的設(shè)計(jì)方式。至此,人們終于不需要再用紙和筆來設(shè)計(jì)芯片了。現(xiàn)在的芯片設(shè)計(jì)過程,從芯片的功能設(shè)計(jì),到電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),再到芯片版圖的物理實(shí)現(xiàn),全部借助于EDA軟件來完成,其中還包括復(fù)雜而精確的設(shè)計(jì)檢查、模擬仿真等,可以保證容納了上百億只晶體管的芯片設(shè)計(jì)萬無一失。
掩膜版產(chǎn)品優(yōu)勢主要是其在轉(zhuǎn)移電路圖形過程中的精確性和可靠性,第五代掩膜版產(chǎn)品擁有較高的光學(xué)透過率、較低的熱膨脹系數(shù)、良好的平整性和耐磨性以及能夠?qū)崿F(xiàn)較高的精度被廣泛運(yùn)用于各個(gè)行業(yè)。
未來潛在的風(fēng)險(xiǎn)是無掩膜技術(shù)的大規(guī)模使用,無掩膜技術(shù)因僅能滿足精度要求相對(duì)較低的行業(yè)(如PCB板)中圖形轉(zhuǎn)移的需求,且其生產(chǎn)效率低下,而無法滿足對(duì)圖形轉(zhuǎn)移精度要求高以及對(duì)生產(chǎn)效率有要求的行業(yè)運(yùn)用,因此不存在被快速迭代的風(fēng)險(xiǎn)。
頭部的第三方掩膜版廠具備精密制程的量產(chǎn)能力,如Photronics、DNP的技術(shù)節(jié)點(diǎn)已達(dá)5nm,Toppan的技術(shù)節(jié)點(diǎn)達(dá)14nm;而包括臺(tái)灣在內(nèi)的國內(nèi)廠商主要產(chǎn)能還在65nm以上。
技術(shù)難點(diǎn)
光掩模版的技術(shù)難點(diǎn)主要在于光刻環(huán)節(jié)中,對(duì)制程的要求、對(duì)位置精度的控制、對(duì)曝光的控制、與光刻機(jī)設(shè)備的匹配等問題。
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