光刻机难度相当于(光刻机到底有多复杂)

2022-12-04 3:44:38 股票 yurongpawn

光刻机的制造难度相当大,为何荷兰这个国家却能掌握光刻机的制造技术?

光刻机的制造难度相当大,为何荷兰这个国家却能掌握光刻机的制造技术?在科技领域,光刻机一直是顶尖的神话,许多科学家和工程师都能参与到高端光刻机的设计和制造中,已经代表了其在业界的顶尖水平。一台光刻机的制造,需要10万个零件,各种精密仪器至关重要。业内工程师透露,高端光刻机一个零件的调试需要10年时间,核心子系统需要各国顶级大公司提供。比如比较重要的光学技术,几乎都是由日本公司控制。说起光刻机的原理其实很简单,就像照相机一样,通过曝光的方式把设计好的芯片电路图放在硅片上,最后用光刻出芯片电路图。因此,在光学技术上有很大优势的日本,在光刻机领域有很大的发言权。

例如,日本的佳能和尼康是光刻机市场的大玩家,而曾经是荷兰公司的ASML在它们面前则是小角色。尼康和佳能也是行业中突出的相机巨头,因为光刻胶和相机的工作原理是一样的。但如果没有荷兰提供的光刻机,美国和韩国的很多芯片制造商也就凉了,因为光刻机在芯片制造过程中的作用非常明显,可以说是芯片制造过程中的核心,因为光刻机直接决定了芯片制造过程。例如,如果你想做一个7纳米的芯片,前提是光刻机能够支持7纳米芯片的生产,否则你就无法设计出7纳米的芯片。

因此,即使像美国和韩国这样的芯片制造商也要听从荷兰的摆布。如果荷兰不向他们提供高端光刻机,他们的芯片就会陷入瘫痪。看来这个估计很多人都有疑问,像美国这么发达的国家,科技实力都在世界前列,难道他也能生产高端光刻机?为什么荷兰这么一个小国却掌握了光刻机的核心技术?

客观地说,美国确实没有掌握高端光学技术的核心技术。目前,世界上最高端的光刻机基本被荷兰ASML公司垄断。例如,世界上14纳米以上的光刻机基本被荷兰ASML垄断,而7纳米的EUV光刻机只有荷兰ASML能提供。

光刻机是什么?造一台有多难?

光刻机是制造集成电路中非常重要的设备,特别是现在市面上大部分的芯片都是属于电子芯片,当电子芯片的工艺小于一定的尺寸的时候,就必须依靠光刻机在制作芯片,也就是说如果没有光刻机就没有办法制造出顶级的芯片,比如市面上7nm芯片、5nm芯片等都不可能造出。而芯片在生活中是非常重要的,比如电脑、手机等电子产品都少不了。

光刻机的制造难度

光刻机制造难度之大可以用荷兰ASML公司的一句话来表示,对方表示就算把光刻机的图纸拿出来,我们也制造不出光刻机。且不说对方是不是小看了中国制造,从侧面也反映出了光刻机的制作难度之大。因为现在还没有一个国家可以独立的制造出顶级的光刻机,就算是现在行业领先的ASML公司制造出来的光刻机,也是集合了十几个国家的顶尖技术。

一台小小的光刻机上面就有十几万的小零件,而且为了让光刻机可以领先,所有的零部件都是采用了全世界最领先的技术,所以说光刻机从插头、配件等都是选用了其他国家的顶尖技术,这相当于全世界的技术融合在一起才可以制造出顶级的光刻机,而且ASML公司背后有台积电、三星以及英特尔这样顶尖的企业投资支持,也是花了几十年的时间才有今天的成绩。

ASML光刻机

荷兰的ASML光刻机基本上都是供不应求,中国也一直想要购买,但是现在还没有收到货。ASML的光刻机基本上都是内部消化了,毕竟台积电、三星以及英特尔本来就是芯片大户,台积电能够在芯片代工领域有今天的成绩,跟手上有这么多的光刻机也有很大的关系。

造光刻机比原子弹更难?为何荷兰有人说:图纸给我们也造不出来?

我没研究过芯片生产工艺,但了解过晒字工艺,理论上来讲是相同的,个人认为解决了高倍放大镜和高倍微缩镜就攻克了50%困难,剩下的50%就是制造工艺的精度问题了,其实想解决工艺差重点在于电机精控,可以采用双级或许多级来缩小工艺误差。

荷兰人这么说是有道理的,图纸只是把光刻机的结构和尺寸告诉你,内部的各个零部件不是有图纸就能自己制造出来的,就像现在的华为手机,美国断供芯片后我们只能用自己的,不过手机性能要回到过去了,为了解决这个问题就要进口荷兰的光刻机,理所当然更难。

之前说航空发动机是工业皇冠,中国人绝对造不出来,现在太行已经普遍装配,涡扇15也初步成功,所以没有什么是不可能的,中国有人有钱,又不是什么未知领域的黑科技,都是成熟技术,只是加工工艺的问题,只要舍得投入,良品率低些就低些,总会造出来的。这么给你说吧,给你图纸你都造不出来。

第一,零件精度,光刻机是纳米级别的机器,它所需的零件需要高精密度,误差很小,中国为啥好多零件要从外国买,包括发动机,大部分原因就是零件精度不够,你拆卸了,就是造不出来,第二,装配,几万个零件你怎么装,只要其中一两个装不好,那最终误差可就大多了,这不是你装高达,你高达都装不好。第三,技术,其中用到好几百种专利,有些技术中国都没有,你怎么造。这还是最普通的,你真正造起来问题很大的。

我觉得光刻机难度主要是涉及的国际大厂太多,再加上美国对中国的技术封锁中国想要独立制造光刻机涉及的领域太多所以这不是一年两年能做出来的,最起码得等到其他领域都发展到一定得能力才能咱们自己制造。所以只是时间问题。

这个怎么说呢,从工艺角度绝对是高精度的光刻机更难,但技术都是不断改进来的,花5年十年以中国的精神并非不可实现,原子弹这个从政治角度,从实现角度更难,世界那么多国家能造原子弹的也没多少,这种武器谁不想造?但事实是很多国家偷偷搞了几十年依然搞不出来,更别说氢弹了,作为如今的中国来说,光刻机更难,因为它需要更多产业链的支持,如果全产业链都成熟,造光刻机对中国来说那还不跟玩一样。

光刻机难,从专业人才,设计,材料,工艺,各方面我国都缺。原子弹氢弹那时候我国有一大批高级尖端人才,可以说各个都是世界级人才天才,才把原子弹这些搞出来的,现在我国没这方面人才以及技术。

阿斯麦其实只是一家组装厂,光刻机是世界上最精密的机器,其需要瞬间的精确移动和停止,移动精度误差不大于2纳米,才能造出7纳米制程的cpu芯片,5纳米芯片的移动过程误差不超过1.5纳米。好比两家在飞机跑道上起飞的飞机,一家飞机上伸出一把刀,另一家飞机上伸出一粒米,需要在这粒米上刻一个A字。另外,聚焦激光的光束斑的直径要正好5纳米,控制软件也要纳米级的要求精度。你怎么玩?阿斯麦的各个零部件汇聚了全球各个国家最顶级的技术产品,有镜头、极紫外光激光、超精密机床、精密控制软件等,这些技术是全人类几百年不断累积的智慧结晶,若中国能评一国之力获得突破,那中国在这些领域将同时登顶世界技术之最。

要知道自身有几斤几两,高端科技那么好搞不至于很多领域被掐脖子,人家赚大头我们只是赚点代工费。汽车发动机相比较芯片来说,肯定是芯片难度大一点,目前为止国产发动机哪个是自主研发的!这个不是吹出来的,有些东西即使可以仿造只是形似,内在的东西差的太远了,不然很多人喜欢买进口的或者代购呢。

可口可乐的配方一直是公开的,为什么这么多年,都没有人可以做到和它一样的味道?还有路虎,以前路虎还没有卖给印度塔塔公司的时候,用美国的发动机,德国的变速箱和软件,基本没有什么大问题,卖个塔塔公司以后,德国仅仅是不给它供软件,其他配件都没有改变,路虎就上了315。

原子弹只要造出来能引爆它就行,没有标准,也不需要考虑市场能不能接受,但这个问题肯定说的不是普通的光刻机,这里说的是世界最先进的光刻机。原子弹如果像考试,代表着高分,考出高分有很多种原因的,甚至抄袭都有可能,但顶级光刻机就代表着你不光要考高分,而且还要保持第一名,这个不是你能抄袭到的。

准确的说原子弹是刚需,光刻机不是,你真的以为荷兰人是外星人?只有他们才能制造最牛逼的光刻机?这是商业因素驱动的,就像美国人的因特尔,不是别的国家做不了,是没必要,如果光刻机牵扯到国家命运,你还会天真的以为地球上只有荷兰人才能掌握这个尖端技术吗?先不说别的国家,美国第一个就能搞出来这玩意。

光刻机不是靠荷兰一家之力造出来的,它是世界(特别是西方阵营)最尖端科技的集大成者,其汇集了多个发达国家的多项尖端技术。以此看得出美国是多么的深谋远虑,它主导了高科技产业在同盟国中分工合作,控制了世界上最发达最先进最尖端的科技,根根需要,一些技术只在它们之间分享,但非同一阵营绝对被排斥。

航空发动机技术也与此类似。世界上最发达的美欧大洋洲等国家(如美英法意澳加日韩瑞丹荷挪新等国)均属它们同一阵营。可想而知,我们要突破它们的技术壁垒有多难!我们应当与时俱进,放弃不结盟过时陈旧思维,多结交朋友,结成盟友,集思广益,合作攻关,共同战斗!

科学技术一直在进步,光刻机虽然我们起步晚,并不是说我们就不能攻克了。困难是困难,难道困难就不做了吗?举国之力,一个领域一个领域的突破,我相信国家的能力,我也相信中国人自古以来的聪明和能力,现在这个时刻才是关键,让国家让国民清醒,什么才是国家发展的最重要因素,不是一天靠炒房地产,不是靠一天做明星梦,而是靠科技靠知识,靠的是不向老天低头的骨气。中国自古不缺人才。

原子弹是研发集成,光刻机是成果集成。难度前者最大,没有现成实物,基本所有都要从理论到实物,各种验证,从无到有,再集成,再优化,再验证。后者难度在优化整合上。攻城不怕坚,攻书莫畏难。科学有险阻,苦战能过关。我们现在各方面条件比刚建国时不知好多少倍,更何况我国已经有了能生产14纳米的光刻机。我坚信我国的科学家和能工巧匠们一定能攻坚克难,再创奇迹!

光刻机制造中最难的是哪一部份?中国现在能自己制造光刻机吗?

在光刻机的制造过程中,对我们来说最困难的一步就是西方国家对我们的技术封锁,正是因为这些技术封锁,我们国家目前还不足以造出光刻机。

1、 光刻机制造难度。

ASML目前是荷兰光刻技术的领导者,占据了80%的全球市场份额。只有ASML能生产出最先进的EUV光刻技术。光刻机的技术门槛很高,这是人类智慧的产物。ASML光刻机90%的零件来自外部采购,包括德国的光学设备、美国的计量设备和光源设备。ASM还有一个规定,就是只有投资ASML,才能获得第一供应权,也就是说,我们想买光刻机,就必须先去投资,ASML在这种合作模式得到了大量的资助。英特尔、三星、台积电在ASML都持有的有相当数量的股份。

2、 我国的光刻机发展。

中国的光刻机制造商是上海微电子,主要专注于低端市场,生产90nm及以下工艺,与7Nm ASML工艺相比还有很大差距。虽然上海微电子并不具备在高水平光刻市场取得突破性进展的能力,但在低成本光刻市场上却从无到有地占据了垄断地位,目前上海微电子正在向高端光刻机发展。据说它突破了24nm工艺的关键技术,在不久的将来我们就能看到它了。

3、 未来中国能制造光刻机吗?

未来我们国家一定会有光刻机,就像当时的原子弹和氢弹一样,其他国家对我们技术封锁,我们用算盘来计算数字,最终是成功造出来了氢弹和原子弹,现在我们国家的技术要比以前好太多了,在这种情况下,我们肯定能造出来光刻机,打破西方国家的技术封锁。

总结:

我们国家的光刻机正在路上,如果速度够快,2025年之前我们就能把光刻机给造出来。

光刻机难度相当于(光刻机到底有多复杂) 第1张

刻蚀机和光刻机的区别

蚀刻机和光刻机其实就是完全不同的两种设备,不论从功能还是结构上来说都是天差地别,光刻机是整个芯片制造过程中最为核心的设备,芯片的制程是由光刻机决定的,而不是蚀刻机。具体如下:

1、工作原理

如果把制造芯片比喻成盖房子,那么光刻机的作用就是把房子的结构标注在地上。刻蚀机就是在光刻完成以后才登场的设备,也是光刻完成以后最为重要的设备之一。刻蚀机最主要的作用就是按照光刻机已经标注好的线去做基础建设,把不需要的地方给清除掉,只留下光刻过程中标注好的线路。

光刻机相当于画匠,刻蚀机是雕工。前者投影在硅片上一张精细的电路图(就像照相机让胶卷感光),后者按这张图去刻线(就像刻印章一样,腐蚀和去除不需要的部分)。

2、结构

光刻机的最主要的核心技术就是光源和光路,其光源和光路的主要组成部分有四个,光源、曝光、检测、和其他高精密机械组成。对比之下,蚀刻机的结构组成就要简单很多,主要是等离子体射频源、反应腔室和真空气路等组成。

3、售价

ASML的EUV光刻机单台售价很高,蚀刻机的售价要低很多了。

4、工艺

刻蚀机是将硅片上多余的部分腐蚀掉,光刻机是将图形刻到硅片上。

5、难度

光刻机的难度和精度大于刻蚀机。

光刻机和原子弹,哪个更难搞?

当年造原子弹确实很难,更难的是造原子弹的环境。有了材料设备人才,如今想造原子弹相对就容易一些,毕竟伊朗跟朝鲜都已经做出来了。

但是光刻机还要更难,科技时代芯片的重要性不言而喻,而造高端芯片的就是光刻机。可以说高端光刻机被阿斯麦完全垄断。但是这个重达180吨,内部10万个零部件的庞然大物并不是阿斯麦一家的专利。

它汇集了全世界光学,物理学,数学,微电子学,激光学,化学,等等学术领域最顶尖的科学家几十年的智慧。荷兰的光刻机后面,站的是全球多个国家的顶尖技术,光刻机的光源设备是美国的、德国提供的是机械工艺和世界级的蔡司镜头、光学技术是日本的、制程分配技术是三星台积电和英特尔一起提供的。另外,它的轴承是瑞典的,法国提供的是阀件等精密工艺设备。光刻机打造一枚芯片大需要3000步的工序,每一步都有可能会有失败的概率。

十万个零件一个个去突破,并且要绕过别人的专利去突破,不是说不可能,而是需要花很多时间, 很多金钱 ,很多精力。光刻机领域我们落后几十年,上海微电子能造出28nm光刻机已经值得欣慰。

但是阿斯麦光刻机并非无可替代,传统芯片的发展已经可以看到头,1nm就是极限。到时候,所有国家都在同一起跑线, 现在国内已经在研究碳基芯片和光子芯片,并且都有一定的突破,未来谁能先掌握最新芯片技术谁就有话语权。

由于美国制裁,2020年9月14日之后华为手机即将迎来“芯片荒”,伴随着这件事的发酵,光刻机这个此前鲜有人知的机器也走入了大众视野。很多人都纳闷,为什么我国无法制造出高精度光刻机。

其实,不仅我国,美国、德国等大国也制造不出高精度光刻机,因为全球能制造出高精度光刻机的国家也就日本和荷兰。要知道,目前全球掌握原子弹制造技术的国家都有九个了,而掌握高精度光刻机制造技术的却只有两个,这也难怪有人说光刻机比原子弹更难造。美国一位技术工程师曾说,在制造一台光刻机时,一个零件就需要十年时间来调整,这句话也能体现高精度光刻机的制造难度。

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