光刻机技术的难点是什么?中国有没有能造光刻机的企业?

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荣耀这个子品牌自从与华为分离开后,在2021年一共向手机市场上推出了两款产品,分别是荣耀V40和荣耀V40轻奢版。性能处理,两款手机均搭载了联发科处理器芯片,那么这款处理器的芯片到底如何呢?从新荣耀两款产品推向市场,各位买家的反应可见一斑。为什么要采用联发科的芯片,相信在座的各位都明白其中缘由。今天,我想要和大家说一说芯片制作背后的故事,芯片界的鲁班大师——光刻机


光刻机是什么

光刻机又名掩模对准曝光机,曝光系统,光刻系统等,是制造芯片的核心装备。它采用类似照片冲印的技术,把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。简单来说,就是一种制造芯片的高端设备,有多高端呢,目前世界上最先进的光刻机是荷兰ASML生产的euv光刻机,其精度可以达到5nm的级别。举个现实中常见的例子,一根头发丝的直径大约是40-50微米,而1微米等于1000纳米,也就是说光刻机的精度相当于一根头发丝的万分之一细小,这样的精度,不清楚在显微镜下能不能区分开来。


那ASML的光刻机到底值多少钱?此前有报道称他们的EUV光刻机,一台大概1.2亿欧元,约合10亿人民币,绝对是天价了,但三星、台积电还在抢着买。我国也想要买一台回来研究,但无奈你就算有钱买人家也押着货物不给你,怕你研究出来什么东西。

目前国内最先进的光刻机当属上海微电子设备的90nm光刻机,别看90nm和5nm距离上相差不是很多,但是对于超高端设备来说,就相当于差了十万八千里。不过据说,今年或者明年,会有28nm的光刻机交付,国产仪器正在迈着大步追赶。现在使用的光源是波长为193nm的光源,正在研制的28nm光刻机是属于第四代光刻机,而荷兰ASML在量产的第五代光刻机用的光源波长是13.5nm的。


为什么光刻机制造这么难?

曾经有一年,上海微电子设备公司的总经理远赴德国考察光刻机技术,没想到那里的工程师对他说,就算我们给你们全套的图纸,你们也做不出来先进的光刻机。

为什么他们敢这样说?难道我们14亿中国人还比不过几亿人口的欧洲人?其实并不是瞧不起,而是因为一台光刻机是由几万个精密零件,几百个高精度的传感器,几千万行代码组成的复杂思维机器。它的内部器件运动精度误差不超过一根头发丝的万分之一。


有一句话是这么说的:光刻机堪称人类智慧集大成的产物,它被称为现代光学工业之花。从这一句话就可以知道,光刻机技术有多难突破。

光刻机最值得赞叹的,就是它科学门类集成程度很广。根据相关专家披露,制作一台光刻机,需要集成十几门学科的顶尖智慧,据我所知,至少有数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别的等学科的知识。


另外,ASML光刻机采用了多个国家的顶尖技术与硬件,例如德国给它提供了先进的机械工艺以及蔡司镜头,而在光刻机光源方面,是由美国进行提供。蔡司镜头大家都知道,技术封闭相当的严重。据说蔡司工厂,祖孙三代在同一家公司的同一个职位,技术根本不外传,镜片材质要做到均匀,需几十年到上百十年技术积淀。因此,可以说世界上没有任何一个国家能够独立地制造光刻机。

中国的机遇

在华为遭遇到制裁之后,国内半导体企业也开始发力。最近,中芯国际又传来了一个好消息,11台DUV光刻机,ASML公司生产的,已经交货了。


当前,全球正遭遇一场缺芯危机,这对中国芯片企业来说,是一次不错的机遇。如今,中芯国际正积极扩产之中,对半导体设备的需求量增加。在国产芯片加快脚步的关键节点下,中国大陆企业非常及时地买下了11台荷兰ASML光刻机,可谓是意义重大。目前,中芯国际正在推动7nm试量产。DUV光刻机的到来,将使得中芯国际攻克7nm的成功率更高。虽然7nm生产用EUV光刻机最佳,但台积电已经证明,DUV光刻机其实也能制造7nm芯片。因此,ASML光刻机的带来十分及时。在去年10月份时,ASML首席财务官罗杰·达森曾表态,ASML可以直接从荷兰向中国出口DUV光刻机,而不受美国的管制。


早在2018年,中芯国际就宣布了14nm工艺研发的成功,时隔一年,又有一个好消息,12nm工艺研发成功。而在2020年的时候,华为宣布麒麟710 A芯片研发成功的好消息,这个芯片很特别,没有美G的技术,100%纯国产。芯片设计是华为负责的,而芯片代工则是由中芯国际代劳。各家公司的共同努力使我们的芯片制造行业看到了黎明前的曙光。

总结

探索芯片,解决全球芯片危机的问题是摆在中国芯片企业眼前的问题,虽然前进的道路上会有很多困难,但是相信在政府的大力支持和各个公司的共同努力下,我们很快就能够摆脱现在的困境,不再看别人的脸色。授人以鱼不如授人以渔,掌握芯片技术的我们,终将取得完全的胜利。

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