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比原子弹还稀有,全世界仅2个国家掌握,制造光刻机太难了

2022-11-17 09:327910

比原子弹还稀有,全世界仅2个国家掌握,

制造光刻机太难了

中国作为目前世界上的第二大经济体,在很多高精尖领域都引领着技术的发展,但有一样象征着工业强国的科技产品,我国始终无法完成自产,这就是EUV光刻机



光刻机的含金量

目前全世界能够制造EUV光刻机的国家只有两个,荷兰日本。虽然美国同样没有光刻机的制造技术,但考虑到荷兰与日本同美国的同盟关系,英法两国又是西方阵营里的欧洲强国,实际上只有中俄被排除在EUV光刻机俱乐部以外

要了解光刻机制造为什么这么难,首先要清楚光刻机是个什么东西。我们都知道电子产品的运行依赖芯片,芯片就如同电子产品的大脑,芯片越强大,电子产品的功能就越强大。

芯片作为一种高度集成化的科技产物,能以很小的体积运行天文数量的晶体管,用中国古话来讲,就是螺蛳壳里做道场。而光刻机就是为了完成这样微小却精细的操作而生的。


光刻机启动后,会发射紫外线去除晶圆表面的保护膜,再将电路图形精准投射到晶圆上,以制造出符合芯片需求的图形区域。这样的操作看似简单,但却全程保持着纳米级别的精密加工。

尤其是光刻机从DUV迭代到EUV后,加工精度更加夸张,对中国的光刻机制造单位而言,突破精度的技术壁垒,比登天还难。哪怕是我们有幸得到了最先进的EUV光刻机实物,也因为达不到相同的加工精度而无法国产


日本和荷兰能够成为世界唯二两个可自主研发光刻机的国家,很大程度上都因为两国的加工能力起步很早。通过不断迭代提升,才能最终领跑全球。目前,最新一代的光刻机已经能够加工出只有人类发丝直径五千分之一的线条,精度令人咋舌。

光刻机的技术难点

先进光刻机制造的第一个难点就是机器的光源问题,在EUV光刻机问世以前,DUV光刻机是世界的主流,二者最大不同在与将DUV上193纳米的短波紫外线改为了13.5纳米的极紫外线,光刻机精度取得了跨越式发展。


EUV光刻机会使用二氧化碳激光不断轰击DUV上应用的金属锡原液,使其在激光下变为等离子状态,波长相比之前更短。这一技术不但考验机器的精加工能力,对于操控激光发射的软件也提出了艰巨的要求,别说我国,目前也只有荷兰掌握着成熟制造技术,其他发达国家都会向其采购预定,以提高本国技术水平。


反射镜同样是EUV光刻机上的重要一环,能够达到光刻机要求的多层膜反射镜,目前只有德国老牌镜头制造厂家蔡司能够拿出来,这一产品也安装在了ASML家最新研制的光刻机上,以实现EUV波段的高反效率。


除了上述两个关键子系统,光刻机的工作台也为制造者提供了难度极高的挑战。目前荷日的光刻机都采用的固定操作台,对于这样一个精密机器,工作台也需要做到极高的精度,EUV光刻机采用高精度激光干涉仪,以便降低光刻机的位移干扰


总的来说,光刻机代表着人类机械加工的最高水平,对于一个国家的基础工业和精密加工技术都是极为严峻的考验。而这恰恰是工业发展历史不长国家的命门,也是目前我国暂时造不出真正先进水平光刻机的真实原因。

光刻机与原子弹,谁更难?

说到这里,有人不禁要问,中国曾在一穷二白的时期,独立研发过原子弹,为什么就是研制不出好的光刻机?其实,原子弹这样开创新技术的装备,研究的重点在于搞清楚原理


我国军工人也是在理解了原子弹爆炸的具体原理后才研制出自己的核武器。但光刻机不同,光刻机的原理人尽皆知,却会被工艺彻底卡死,说到底光刻机是一种在现有技术上完成跨越式进度的东西,与原子弹相差甚远。

要想让国产光刻机技术突飞猛进,最好的办法依旧是通过采购摸索,吸取接收,但以美国为代表的阵营却一直卡我国的脖子,不允许我国人员接触任何有关光刻机的相关技术


这一现实情况促使我国迟迟落后于不断进步升级的光刻机工业,被荷兰日本超过许多,又始终找不到破解的法门。靠着光刻机技术的垄断,美国及西方世界将中国死死阻挡在先进芯片国家序列以外。


从这一点来说,我国在光刻机研发上面临的内外交困比制造原子弹那时还要严峻,制造光刻机的难度也比原子弹更大。从目前的形势来看,我国弥补起这一领域的缺失还遥遥无期。

我国目前的进展

我国在这一领域的天赋和努力是受到世人肯定的,荷兰高科技学院的董事曾公开表示,如果不是美国卡脖子,中国在5纳米光刻机这一类别十年内就能赶上世界先进水平


但现实毕竟是现实,我国的28纳米DUV光刻机至今仍未现世,与世界先进水平还相差一代。虽然对DUV的技术门槛突破同样也能造福国产EUV,但等到国产EUV成熟之时,他国可能又完成了一次迭代发展

虽然前景尚不明朗,但创造了无数工业奇迹的中国仍然值得期待,国产光刻机和国产芯片终将到来。

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