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光刻機(jī)是個(gè)什么玩意？

浪起激光2020-06-16109241
我們都知道華為的芯片大多由臺(tái)積電代工，但是臺(tái)積電的芯片生產(chǎn)機(jī)器——光刻機(jī)——產(chǎn)權(quán)和美國(guó)有著莫大的關(guān)系，即是說(shuō)臺(tái)積電很有可能迫于美國(guó)的壓力斷供華為芯片，而華為來(lái)自日本的芯片也極可能與美國(guó)有所關(guān)聯(lián)。

有人就問(wèn)了，光刻機(jī)是個(gè)什么玩意？為什么它這么重要我們不能自己造？
《中科院之聲》一篇文章曾如此介紹光刻機(jī)：后工業(yè)時(shí)代包括現(xiàn)在的工業(yè)3.0、工業(yè)4.0，都以芯片為基礎(chǔ)，光刻機(jī)作為制造芯片的工具，就相當(dāng)于工業(yè)時(shí)代的機(jī)床，前工業(yè)時(shí)代的人手。
據(jù)了解，自集成電路誕生之后，單個(gè)芯片上集成的元件數(shù)量不斷增多，隨著技術(shù)的進(jìn)步，成千上萬(wàn)的元器件和導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)過(guò)一系列工藝被“雕刻”在硅片上，完成這些“雕刻”步驟的工具就是半導(dǎo)體設(shè)備，其中最重要的就是光刻機(jī)。
光刻機(jī)是芯片制造的核心設(shè)備，在加工芯片的過(guò)程中，光刻機(jī)通過(guò)一系列的光源能量以及形狀控制手段，將光束透射過(guò)畫(huà)著線(xiàn)路圖的掩模，經(jīng)物鏡補(bǔ)償各種光學(xué)誤差，將線(xiàn)路圖層比例縮小后映射到硅片上，然后使用化學(xué)方法顯影，得到刻在硅片上的電路圖。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是在極小的晶圓上畫(huà)電路，刻畫(huà)的電路越多，計(jì)算能力就越強(qiáng)，現(xiàn)代芯片性能的不斷提升，根源就在于芯片光刻技術(shù)的不斷進(jìn)步?，F(xiàn)在最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)的“雕刻精度”已達(dá)7nm，精度相當(dāng)于一根頭發(fā)的萬(wàn)分之一。要達(dá)到這樣的雕刻精度，在雕刻的過(guò)程中，晶圓需要被快速移動(dòng)，每次移動(dòng)10厘米，但誤差必須被控制在納米級(jí)別。為了達(dá)到這種精度效果，目前世界上最先進(jìn)的光刻機(jī)上有超過(guò)10萬(wàn)個(gè)零件，要知道，汽車(chē)上的零部件也不過(guò)5000個(gè)。光刻機(jī)被譽(yù)為“世界半導(dǎo)體工業(yè)皇冠上的明珠，是當(dāng)今人類(lèi)現(xiàn)代工業(yè)文明和智慧的結(jié)晶”絲毫不為過(guò)。
荷蘭的ASML是當(dāng)今世界光刻機(jī)市場(chǎng)上的絕對(duì)霸主，市占率超過(guò)70％。Canon和Nikon的市場(chǎng)份額還不斷被擠壓，尤其是在主流的邏輯芯片加工領(lǐng)域，Canon和Nikon完全無(wú)力和ASML競(jìng)爭(zhēng)，7nm以下制程的光刻機(jī)只有ASML能制造。
光刻機(jī)是個(gè)什么玩意？
真正奠定ASML霸主地位的是13.5nm波長(zhǎng)EUV（極紫外光）光刻機(jī)的研發(fā)，由于其技術(shù)難度高，可謂是歐洲和美國(guó)的最先進(jìn)技術(shù)的集大成者，2019年，全球數(shù)家巨頭合資歷時(shí)20年研發(fā)的EUV光刻機(jī)終于應(yīng)用于產(chǎn)線(xiàn)，它的誕生將大幅縮減 7nm和5nm制程的工藝步驟。每臺(tái)售價(jià)超過(guò)1億美元。
光刻機(jī)制造難度之大，研發(fā)耗時(shí)、耗資之巨，可想而知。最令人望而興嘆的是，在制造光刻機(jī)這件事上，不存在彎道超車(chē)的可能。


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