金捷幡
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2021-01-04

LAM和电子束光刻

好久没发半导体故事了。这篇是老早写的,有点价值观有问题所以一直没敢发。转眼到了2021年,改了改作为新年开篇励志:-)一、我们在《光刻机之战》中讨论跨越193nm时,曾提到尼康和IBM押宝EBDW(E-beam Direct Write,电子束直写;或叫EPL,电子束投射)。100KeV电子束的波长只有0.004nm,分辨率对比EUV优势太大了。而且电子束可以用成熟的磁透镜,不像EUV那样得用反射镜。然而,因为电子之间的库伦效应会引起电子束偏移,而且会有下图这种散射雾化效应,电子束光刻难以做到简单加大电流来提高效率。尼康的第一代EPL生产60nm晶圆才7-10wph。根据Tennant的5次方定律,生产15nm的效率将降低到只有0.1%,一天出一片晶圆就不错了。EUV虽然也功率宝贵,但一次扫描一片光场,比电子束一个像素一个像素写的效率还是高太多了。电子束因为低效只适用于Mask等小批量产品上,以及晶圆的检测和修复之类的应用。多电子束(Multi-Beam,千百支电子枪形成阵列)似乎理论上效率高,但技术难度也大大增加了,而且像素越小整块晶圆就需要越多的电子束,成本变成无底洞。不过,多电子束的一些优点说服了Dr. David K. Lam(林杰屏),传奇的泛林集团(Lam Research)的唯一创始人。二、Lam Research曾被翻译成拉姆研究,这就像Toyota被翻译成“拖油塔”一样好玩。Lam是“林”姓的广东拼音,这种翻译遍及东南亚。林先生出生在中国,70年代曾在德州仪器和惠普工作。当年大厂都自己做半导体设备,所以林先生敏锐捕捉到了当时自研蚀刻设备的瓶颈。因为湿法蚀刻难以继续降低分辨率,林先生创建了用自己名字命名的泛林公司,主攻等离子蚀刻。林先生曾深入一线,所以思路非常接地气。他设计的设备核心出发点就是适合量产,充分考虑到产线可能碰到的污染和效率等核心问题。林非常有前
LAM和电子束光刻
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2021-11-01

CAD四大山头的由来

上篇文章我们说到半导体设备公司KLA源自Computervison(CV)。CV作为先驱之一,和今天CAD软件的半壁江山都有关系。 CAD(计算机辅助设计)行业的水很深,背后的故事更是精彩纷呈。因篇幅所限,我只是按纯个人粗陋喜好勾勒一下,抛砖引玉。 一、四大山头 作为工业软件的皇冠之一,年逾6旬的CAD被老牌工业国家把持着,是有其历史渊源的。 早期在计算机极为稀有和昂贵的时代,只有军工(+航空航天)才能奢侈到用CAD来设计。确实,CAD的起源大多是军工。 在1960年代,空军巨头洛克希德(加IBM)和麦道的CAD项目,经过多年分别演化成今天达索(CATIA)和西门子(UG/NX)两大山头。 1970年代的Computervison公司,后来成为PTC(Pro/ENGINEER)和SolidWorks的黄埔军校。 1980年代的Autodesk(AutoCAD),因抓住PC机的浪潮,成为今天最亲民的大山头。 二、法国达索和CATIA CAD是个很老的词儿,现在的厂商都不爱用了。大家通常用PLM(产品生命期管理)来取代,因为做产品中不仅包括设计,还包括了验证、仿真和加工制造乃至零件管理和售后等多个环节。 广义PLM里还包括主打CAE(计算机辅助工程)的Ansys、Hexagon和做EDA的Synopsis、Cadence等公司。为了讲主线,本文中还是以CAD来代替PLM。 除去1950年代的一些学术前沿工作,1965年洛克希德启动研发的CADAM算是业界第一款真正能打的商业CAD,它跑在IBM的大型主机上。IBM卖方案时软硬件一起卖,顺理成章成为CADAM的代理商。后来IBM收购了CADAM,再后来卖给达索。 法国达索航空,就是做幻影和阵风战机那个,现在以猎鹰公务机为主打。达索买了CADAM软件(含源代码)做飞机设计,加上他们自研了强大的3D模块,和CADAM整合一起做出了CA
CAD四大山头的由来
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2022-06-01

AMAT的故事(2)--ALD魔咒

一、AMAT的版图扩张 半导体设备领袖应用材料公司(AMAT)在收购东京电子(TEL)失败后,并没有气馁。不断扩张版图弥补短板,仍是AMAT的重要目标。 下一个猎物,是Kokusai Electric(KE)。 Kokusai在日语是“国际”的意思,“国际电信”是日本侵华时期成立的官方无线电设备公司,它在2000年和日立电子合并成日立国际电气(Hitachi Kokusai Electric)。 在主搞广播通信的日立国际里,有个很诡异的部门,专做半导体薄膜。 这个部门的LPCVD(tube CVD)和氧化/扩散业务非常强,而AMAT在相关领域非常弱鸡,拿下日立这个部门,将如虎添翼。 但这个事怎么操作呢?日立没说很想卖呀。 这就需要私募来缝合了。 二、KKR勇斗艾略特 2017年初,KKR不断购入日立国际的股票,然后在4月份和日立达成协议,分拆薄膜部门22亿美元单独拿下,这就是后来的KE。 没想到,美国另一家激进对冲基金巨头艾略特的刀也拔了出来。 艾略特(Elliott)虽然规模小一些,但是其著名的歌者老板(Paul Singer)玩狠的声名超过了KKR。艾略特一度持股接近9%,迫使KKR把收购价从22亿提高到30亿。 虽然没有确切证据说明AMAT站在KKR背后,但KKR能坚持高价完成收购,然后仅一年就以35亿美元转手KE给AMAT,说两者没关系我是不信的。 爱尔兰、日本和韩国迅速就批准了AMAT这项并购。但AMAT等了两年,也没等到最后一个批准: 中国没同意。 三、AMAT的隐含损失 适逢2019年特朗普对华为的打击,使得中国对美系厂商的并购特别谨慎。国内相对比较优秀的设备商如北方华创、沈阳拓荆等的主攻方向也是做薄膜(沉积和炉管等),和KE重合度还是挺高的。 直到2021年3月底订婚合约到期,我国官方也没答复,AMAT只得宣布并购失败。 AMAT通过拿下KE反攻内存设备市场
AMAT的故事(2)--ALD魔咒
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2020-12-08

雪花飘飘 北风笑笑

12月3日,当红炸子鸡雪花公司(Snowflake)宣布上个财季每股亏损1美元,比分析师预计多亏三倍。但雪花股价大涨16%,次日再涨14%,终于成为千亿市值的公司。$Snowflake(SNOW)$ 9月16日雪花上市时,承销商定价提高了50%到$120,而不到三个月后的今天股价是$387。 投资者们把各大投行给的目标价直接撕碎扔进废纸篓,然后轧平空头,这完全就是特斯拉在软件业的翻版嘛。 问题是雪花真的那么强吗? 一、 其实去年就知道雪花了,因为在找廉价的大数据分析方案。 一句话介绍,雪花就是把昂贵的数据仓库做成了高效的云服务。 小伙伴总是抱怨Excel卡死,BI工具跑大交叉表也不理想。如果自己搭HBase-Kafka-Spark-Kylin...虽然开源免费但实际上要花很多钱租很贵的云请很贵的人。 早早看到雪花是好棒的东西,但没想到投资者们也都这么有前瞻性。 也许他们只是盲从巴菲特?这也说不通,巴菲特拿的价格据说才$80,并不意味着现在的价格合理。 美帝投资者都这么有技术洞察力?还是只是傻钱恶炒? 我想,无理的疯狂也一定存在合理的角度。 现在这世界,你只能判断一个公司是不是好公司,但很难判断它的股价合理不合理。 接下来,我学着试图去解读它。 二、 专家说雪花最重要的地方是降低了客户对云设施品牌的依赖度,这个说法有道理,但根本不足以支持雪花的疯狂。还有那么多开源东西可以用呢。 专家说三大云商都有类似竞品,AWS有Redshift/Athena/EMR,GCP有BigQuery,Azure有Synapse,因此雪花存在被大公司碾压的风险。 但事实上它们之间的差异极大,远远比当年Oracle、Sybase和DB2的差异大得多。 雪花的几位创始人是Oracle出来的,他们深刻洞察了Oracle和Had
雪花飘飘 北风笑笑
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2021-09-03

全球芯片短缺的核心原因

昨日的文章得到很多网友的祝福非常感动,但也为断更感到惭愧,今天补个短文聊表心意。 从去年开始的全球芯片短缺,分析师们列出了很多原因: 新冠疫情使一些芯片工厂停工 贸易战和华为、中芯等被制裁 一些晶圆厂缺水电和失火等...... 说实话,上述原因都只会导致短期波动。而这次芯片短缺将很可能横跨数年,背后是否有更深层的原因呢? 一、 以下是从纯个人角度来分析的。 芯片短缺需要从需求和供给两方面来看。 新冠疫情确实导致了世界对信息产品需求的增加。然而,即使没有疫情,人们产生数据和对数据处理的需求也是在爆炸式地增长。 除了数据中心的庞大需求,数字终端也越来越多样化:电动汽车、智能家居、AR/VR、数字钱包等才刚刚起步,人类也将越来越走向数字化生存。(推荐阅读:《和时间旅行者讨论半导体》) 二、 供给侧是更值得讨论的。 摩尔定律的延迟是大家都提到的,但大家都漏掉的是18寸晶圆的难产使得芯片总产能无法倍增。 8寸晶圆由于停在90nm制程,成本已无法降低,产能也无法增加。12寸晶圆追求高毛利大die的高端制程,挤压了成熟制程和8英寸的空间,比如台积电约50%的营收来自手机,30%营收来自高性能计算。 占整个半导体行业3成的内存行业(DRAM和闪存等)也早已陷入1x/1y/1z到1α/1β/1γ的慢慢长路,引入昂贵的EUV到成为主流也需要至少3-5年时间。 所以,增加成本高昂的晶圆厂数量变成解决缺货唯一的出路,这就是技术放缓的代价。而这个周期是三年起步,还要看增加的Fab数量追不追得上需求的猛进。 三、 晶圆从1英寸、2英寸一路发展到12英寸,但在18寸时绊倒。(推荐阅读:《是什么阻止了在18寸(450mm)晶圆上生产芯片?》)。 文中提到的一代枭雄纽约州长科莫最近陷性骚扰案辞职。同时越来越多公司请CFO当CEO,好像这个世界越来越讨厌有创造力的人。 我判断一个公司好不好的新标准,是它的创始
全球芯片短缺的核心原因
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2023-06-02

手机基带芯片的乱战(修订版)

大家知道,我现在不爱谈半导体。作为一个极其庞大而且分工协作极其细分的产业链,又涉及到无比复杂的交叉科技和地缘政治,不可能简单用红色蓝色或者黑色白色就上个标签。也许,大多数人并不想知道事实或真相,他们只想知道自己是对的。 哲库(Zeku)的事倒是让我触动挺大的,可能领导们没看过这篇老文章吧。所以翻出来修订再供大家批评。 华为的手机芯片在麒麟以前是用山峰来命名的,应用处理器(AP)是喀喇昆仑的K3,基带(Baseband Processor或叫Modem)是不那么出名的巴龙雪山;更不为人知的是3G芯片梅里(雪山),因为它失败了。哲库的芯片命名用马里亚纳海沟。我想大家的寓意都是一致的,用于描述这项探险的艰难,但理解上却存在上天下海的偏差。 引子 16年前,乔帮主发布第一代iPhone的时候,其实心里还是不太有底气的。在发布会前乔布斯整整排练了6天,但是问题不断:iPhone不是打不了电话就是上不了网。更糟糕的是,当时英飞凌提供的基带芯片连3G都不支持,而诺基亚和摩托罗拉早4、5年就有了3G手机。 为了赶运营商AT&T的暑期档和敲定绑定合同,乔布斯不得不提前发布了iPhone一代:一个半成品,一个只能打电话的音乐播放器。因为它还没有应用商店不能装软件、不能输汉字、只有2G、没有GPS、而其发售还要等半年后才开始。 iPhone仓促的发布使得谷歌得到充足的时间来模仿和学习iPhone。第二年,第一代安卓机G1发布时就完全赶上iPhone的进度,直接提供3G支持和应用商店,带GPS能导航甚至能换电池,高通SoC的信号还特别稳定。此后,安卓的市占率一路飙升把iPhone甩在后面。 (2008年我在硅谷买的HTC Dream(G1) 原本认为自己遥遥领先至少两年的乔帮主震怒地说到:“我要用尽苹果400亿美金的现金,发动一场热核战争,来摧毁安卓,because it's a stol
手机基带芯片的乱战(修订版)
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2020-12-16

媒体口中的5G和真实的5G区别有多大?

这篇文章也许会颠覆大多数人的认知。原因只有一个,从激动的自媒体中得到的信息碎片不一定能组成一个完整的图画。 5G是国运之战吗? 很遗憾地告诉那些因为和平了四十年而渴望战争的朋友们,它肯定不是。 为什么呢? 且不说5G的应用还不明朗,5G的进入门槛其实是降低而不是升高了。 在5G领域,你将看到更多的供应商而不是过去垄断的寡头。 在多数自媒体的口中,5G是最伟大的硬件,只有戴着皇冠的公司才能摸到的明珠。 但真实的5G,其实是软件。 一、 5G是移动通信历史上一次重大变革,并不在于它的速度比4G快多少倍,也不在于所谓时延缩短多少倍。 这个变革在于通讯技术标准将从硬件主导转到软件定义,互联网IP技术将可以完全接管电信设备商的各种专用硬件设备。 其实很可能根本不会再有什么真正意义上的6G(宣传除外),因为5G本身就是软件驱动的网络,可以自主升级,硬件不用同步升级。 互联网就不叫什么2G Internet或者4G Intenet。 用简单的话来说,就说从5G基站到承载网到核心网,完全可以全部用x86通用服务器和互联网技术实现。只有基站的射频单元,算是残留的通讯小盒子,技术相对也比较成熟了。 二、 有人听到这里会产生疑问,那么运营商只要去买服务器就好了,那华为中兴爱立信诺基亚做什么呢? 这是个完美的问题。 罗马不是一天建成的。 运营商的技术储备还不够,他们也不想马上把现在的设备都砸了换成便宜的商用服务器。 运营商还需要电信设备供应商帮他们尽量利用现有设备,逐步升级到5G,然后再考虑甩掉他们。 设备供应商呢?当然要尽力阻止或拖延运营商从移动通信专用设备转到互联网标准设备去。 所以呢,运营商和电信设备商在5G时代产生了微妙的关系。 三、 众所周知,美国在电信设备领域早已败退,但是它在互联网硬件仍然是当仁不让的霸主。 那么这些硬件巨头有没有惦记着5G大蛋糕呢?答案是当然啦。 英特尔说用我的x8
媒体口中的5G和真实的5G区别有多大?
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2023-12-02

ASML光刻机是怎样一步步走上绝路的

作为最早在网上连载《光刻机之战》系列和翻译出版ASML传记《光刻巨人》的始作俑者,我近两年一直躲开这个话题。一方面因为深入技术讨论的门槛越来越高,另外一方面实在也怕沸腾派以理服人。 昨天ASML宣布联席总裁温宁克和范登布林克明年4月份退休,让我突然想给过去的一点历史做个小注脚。 看过《光刻巨人》的朋友一定对范登布林克(Martin van den Blink)记忆犹新,他也正是三十年来ASML的技术领路人。 去年范登布林克在接受采访时,曾暗示目前即将出货的High-NA EUV光刻机(NA=0.55)可能是ASML最后一代产品。虽然业界已经开始在讨论Hyper-NA(超NA,即NA>0.7),但老范认为它的成本会恐怖到不可能,大概原因是他能看到这一代产品已经把合作伙伴们逼到极限。(注:NA简单地说,是来描述系统可以收集和聚焦多少的光) 用比EUV更短波长的光(射线)呢?也被否决了。因为波长再降低,反射角调整会导致光损失到难以承受,光路上反射镜如果增大很多倍会导致光刻机变成个难以生产和运输的大怪物。 接下来,我们回顾一下,ASML光刻机是怎样一步步走上“绝路”的。 一、 光刻这个词,全名叫Photolithography,简称Lithography或者Litho。Litho原义是一种印刷方法,利用油和水不相容的原理,把文字和空白分开。现代的胶板印刷,也是一模一样的原理:印版搞到滚筒上,滚筒上有无图文部分亲水而有图文部分亲油(油墨)。彩色印刷呢,CMYK四种颜色的油墨依次上筒,但显然要保证每次套印一定要对齐。 请记住套印这个词(overlay),也是把光刻机一步一步逼疯的关键之一。光刻里面的overlay,一般也是指不同层的图案对准的精度。印刷机的套印精度大概是0.05mm,据说这样就够骗过人眼了,而最先进的光刻机overlay精度是<1nm,两者差了5万倍。 早期
ASML光刻机是怎样一步步走上绝路的

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