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華為今天召開新聞釋出會。
恭喜華為。
這次完整的新品釋出會沒有提及手機或晶片。
然而，對于Mate 60系列手機及其“7nm晶片”的擔憂依然存在，這讓不少人落淚。
釋出會的彈幕上，一度閃過：手機呢？晶片呢？那麼光刻呢？
時間回到28天前。
一聲雷鳴般的聲音
8月29日，華為Mate60 Pro在沒有任何宣傳的情況下突然開售。
緊接着，從各大熱搜榜到朋友圈，一個詞充斥螢幕：7nm晶片。
許多第一個拆開這款手機的人都做了同樣的事情：拆開它。
從手機中取出麒麟9000S晶片，跟蹤分數，測試性能，看看達到什麼水準。
底線是：這可能确實是一款 7nm 晶片。
雷聲大。
很多人感歎：“最困難的時期已經過去，船已過萬重山”。
為什麼這麼說？制造7nm晶片有多難？真的很神奇嗎？我做或不做與我有什麼關系？難道隻是買不買新手機的問題嗎？
無獨有偶，前段時間，我邀請了《晶片戰争》的作者餘生老師來我的直播間。借此機會，我查閱了一些資料，并向一些朋友請教。我越來越感覺到：
打造7nm晶片确實需要翻越千山萬水。
如果我們能夠克服這個問題，那就太棒了。
這真是太神奇了，而且确實值得了解。
那麼今天就讓我來幫大家解決一下吧。
這些資訊有點困難，是以我會嘗試用國語向您解釋。
先從讓很多人站起來驚歎的“7nm”說起。
7納米
首先一個問題：7納米到底意味着什麼？
您為什麼對這個數字感興趣？這很棒？
這件事必須從你開始。
當你購買手機時，你是否希望它性能強、續航長、輕薄、尺寸好？
當這三個要求被引入晶片世界時，就成為了三個“終極KPI”：
購電協定。
性能、性能、面積大小。
這個PPA落到了晶片制造商身上，成了“小目标”：
将更多半導體放入更小的晶片中。
主要目标是讓員工有更多的工作要做，可以幫助您完成更多更大的項目，使用更少的電力并占用更少的空間。
但如果員工太多，無法容納怎麼辦？
解決辦法很離譜：讓員工減肥。半導體的結構中有一個“凹槽”，為減重留下了很大的空間。
是以請注意，當我們第一次談論晶片并說“你的是28nm晶片”或“這是14nm晶片”時，28nm和14nm并不是指晶片尺寸、半導體尺寸或半導體與半導體之間的差別。它們之間的距離就是半導體中的“溝道寬度”。
但後來聊天的時候，就滾了。 28納米、14納米、7納米...
當談到“7nm晶片”時，“溝道寬度”是否真的會縮小到7nm已經不再是問題。每個人都有自己的看法，但底線沒有改變：
更小的納米工藝意味着更好的 PPA，可以在更小的“辦公室”中容納更多的“員工”。
多少錢才夠呢？
建立 14 納米晶片意味着每平方毫米内封裝超過 3000 萬個半導體。
制造 7 納米晶片意味着每平方毫米必須封裝近 1 億個半導體。
能力加倍。但也加倍努力。
而這隻是《翻越萬山》的開始。
因為僅僅阻擋光線是不夠的，是以必須按照特定的電路圖排列許多半導體才能一起工作。
那麼問題來了：如何将精細到納米級、複雜到上海地圖的電路圖蝕刻到比指甲還小的晶片上？
光刻
沒錯，它依賴于一種聽起來很昂貴的方法：光刻。
如何用光進行雕刻？
他們說這件事很複雜，但也可能非常複雜。一個擁有超過10萬個零件的光刻裝置成本高達數億，還不包括運費。它比波音 737 更昂貴，隻是為了使其成為可能。
但簡單來說，也很簡單。你看過這部電影嗎？
傳統電影膠片放映時，首先發出一束光線，光線穿過像放大鏡一樣的透鏡，然後穿過一層膠片，将膠片上的圖案投射到螢幕上。
光刻技術類似。它還射出一束光束，穿過透鏡陣列，然後穿過掩模，然後将掩模上蝕刻的電路圖投影到晶片制造基闆（晶圓）上。
唯一的差別是，當你放映電影時，你使用“放大鏡”将小圖像投影成大圖像。光刻技術使用“放大鏡”将大圖像投影成小圖像。
使用光投射作為杠杆是多麼聰明。然而，此時我隻是清楚地劃定了界限，并知道下一步該從哪裡開始。
但如何開始呢？
7nm晶片的電路圖必須清晰地排列數百億個半導體和其他電子元件。
而且，從半導體到連接配接半導體的導線，都精細到納米級别，比你菜刀的刀刃還要薄十萬倍。曾有業内人士表示：這相當于在指甲蓋大小的區域内雕刻出整個上海。而且您不會錯過房間或迷路。
太瘋狂了怎樣雕刻呢？如何“快速、準确、穩定”地雕刻這種接線圖的凹槽？雷射？
并不是一開始就沒有人嘗試過。
然而，雷射直寫、納米壓印……我嘗試了一種又一種方法。有些非常昂貴，有些非常緩慢，有些很容易報廢且難以商業化。誰這樣做就會賠錢。
直到有人發現了一個非常巧妙的方法：
曆盡千辛萬苦拯救土地。使用光刻膠。
光刻膠
什麼是光刻膠？
光刻膠是一種對光非常敏感的東西。
暴露于一定波長的光後，會發生化學反應。
它本來很堅韌，但暴露後變得膽怯，很容易用化學溶劑洗掉。
抓住了這一點，光刻技術就有了一種全新的解決問題的方法：
它不是依靠實體一次一筆雕刻，而是依靠化學一層層蝕刻。
雖然流程很多，但思路大體類似于“把大象鎖在冰箱裡”，主要有四個步驟：
第一步是塗膠水。在晶片的原材料即晶圓上均勻地塗上一層光刻膠。
第二步是照明。讓特定的光束穿過畫有電路圖的掩模。
當有線條覆寫該區域時，就沒有光。光刻膠是有氣質的。
如果沒有線條覆寫該區域，則光刻膠在曝光時将具有不同的溫度。
第三步，洗去膠水。将塗有兩種光刻膠的晶圓放入特定的化學溶液中進行反應。
變化後的光刻膠溶解後，電路圖就顯示在光刻膠層上。
第四步：蝕刻。将晶圓放入蝕刻溶液中。
光刻膠未溶解的區域相當于覆寫了一層保護膜，而光刻膠已溶解的區域将直接與腐蝕液接觸，并被“快速、精确、無情”地蝕刻，以配合。接線圖。比對的入口。
光、掩膜版、光刻膠、晶圓、各種化學溶液，一個原本被認為很難解決的實體問題突然變成了一個簡單的化學問題，被解決了。
這是目前光刻的主要方法：
首先，與膠片投影一樣，通過“縮小鏡”投影将電路圖投影到基闆上；
與沖洗照片類似，通過部分曝光光刻膠将電路圖案蝕刻到晶片上。
從這一點來看，光刻技術并不是很難。
看起來不像。
但有一個關鍵問題，就是光的波長。
波長
至少你手中的刀必須足夠細，能夠蝕刻出納米級别的接線圖。
如何獲得一把更細的刀？
當你的刀是不鏽鋼的時，你所要做的就是磨利刀片。但是，當你的刀是一束光而你無法磨利任何東西時，你該怎麼辦？
從刀的材質來源來算一下：光的波長越短，刀的自然刀刃就越鋒利。
因為光的波長越短，漫衍射角越小。也就是說，光線會更乖巧地沿着筆直的方向行走，不會模糊，也不會亂跑。它會擊中您瞄準的地方。
這并不容易。隻需打開光譜并尋找波長最短的光即可。很簡單。
頻譜（圖檔來源：www.asml.com/en）
不簡單。因為短波長光不是你想用就能用的。
你們有能力穩定持續發行，同時控制成本嗎？你的光刻膠會反應嗎？您的其他流程與其相容嗎？
這些都是難題。一切都應該探索。
經研究至今，人們可以采取的效率穩定、成本可控的“光刀”主要有兩把：
DUV 和 EUV。
DUV 是一種光的名稱：深紫外光。波長可短至 193 nm。
很多人認為，有了這種“光刀”光刻裝置，基本上隻能刻制20nm以上工藝的晶片。
EUV 也是一種光的名稱：極紫外光。從名字就可以看出，這種CD光牒繞得更緊密，波長隻能是13.5nm。
誰擁有這把刀，誰就能更進一步，切割更先進的晶片，比如7nm，甚至5nm、3nm、2nm。
真的很好。那麼尋找短光波的問題不就解決了嗎？
使用EUV生産7nm工藝的晶片。
技術問題解決了。但更多的問題也随之而來。
有人被卡住了喉嚨。
卡脖子
目前，全球隻有一家公司能夠制造EUV光刻裝置：荷蘭ASML。
2018年，中國中芯國際斥資1.2億歐元，相當于其全年利潤，向ASML訂購了中國首台EUV光刻裝置。
有什麼大不了的。 ASML也很滿意，連出口許可證都準備好了。
然而，美國卻發聲了。據說EUV光刻裝置含有20%的美國零部件，如果想出口就必須得到他們的準許。他們不同意。
紙質禁令。該怎麼辦？如果我們不能使用可以雕刻7nm晶片的EUV，我們就不能制造7nm晶片嗎？
您可以嘗試使用隻能蝕刻 20nm 以上晶片的 DUV 嗎？
他有希望。
有兩種技術可能會帶來希望：浸沒式光刻和多重曝光。
浸沒式光刻
什麼是浸沒式光刻？
這很簡單。翻譯過來就是：泡水切。
已知：你的“光刀”的波長越短越好。
衆所周知，DUV 光波可短至 193 nm。一個用于雕刻更先進晶片的想法出現了：是否可以縮短 DUV 波長？
是的，加水。
在極闆表面和鏡片之間添加了一層超純水，純淨水不含任何礦物質、顆粒、細菌和微生物等雜質，隻含有氫離子和氫氧根離子。
然後讓光線在水中折射。
193nm深紫外光在水中的折射率為1.44，波長可進一步縮短至134nm。
“刀片”變得更加鋒利。
聰明的。
這種方法使DUV光刻裝置直接從“空氣雕刻”的幹式時代進入了“水雕刻”的浸沒時代。
但這還不夠。
通過這樣重複“刀片”，你可以獲得班上的提名，并從28nm工藝提高到22nm工藝的生産水準。不過，想要一舉考上清華大學并掌握7nm工藝，還是有一定難度的。
該怎麼辦？
您還可以添加另一種方法：多重曝光。
多重曝光
什麼是多重曝光？
這也很簡單。翻譯過來就是：多刻幾次。
如果我隻是想切更精确的晶片，但我沒有手術刀，隻有斧頭，那麼……我可以嘗試用斧頭砍更多嗎？
也。
具體的破解方法是什麼？
我舉個例子，切蛋糕。
當你去買餡餅切的時候，老闆會用斧頭給你切，而不是用手術刀或菜刀。
斧頭落下時，至少會砍1指寬，收費20元。
你不接受。你隻想買一把7塊錢的刀，但你沒有更好的刀。你該怎麼辦？
移動切菜闆并繼續切片。
砍一次，把闆移到一邊，再按1指寬的一塊切。
多劈幾次，動作更精準，你就可以把一指寬的蛋糕劈成更窄的，20元裡還能再賺7元。
切一次，平移一次，再切一次，直到得到更窄的條子。
多次曝光也是如此。
前一組掩模将相應位置的光刻膠曝光，并在晶圓上加工出細至134 nm的線條。
然後将放置晶片的底座折疊一次。
再塗上一組掩模，再次曝光，就可以加工67nm線了。
重複幾次，線條就會變得越來越細。
這是多重曝光。
所謂的LELE工藝、LFLE工藝和SAPD工藝基本上都是多次曝光和多次雕刻的方法。
然後繼續曝光，多曝光幾次，不就能拿到7nm晶片了嗎？
或不。這種方法有局限性。
多次舉起斧頭會花費更多的力氣。切蛋糕和重新切蛋糕的次數越多，蛋糕就越有可能被切歪。
多重曝光也是如此。每次曝光都會增加大量的時間、耗材等成本，同時也增加了報廢的可能性，降低了晶片的良率。更高的成本和更低的效率是使用DUV光刻裝置通過多次曝光生産7nm晶片所要付出的代價。
晶片的生産不僅是一個技術問題，更是一個經濟問題。除了“可能”之外，我們還要考慮“值得嗎”。
是以，多位消息人士認為，綜合考慮後，即使采用浸沒式光刻和多次曝光，7nm晶片的生産也幾乎是DUV光刻裝置的天花闆。
如果想要生産7nm晶片，甚至更先進的5nm晶片，或者3nm晶片，EUV光刻裝置必須更加可靠。
它是如此艱苦。
EUV光刻裝置無法生産7nm晶片，但DUV光刻裝置有成本和天花闆。
未來呢？這跟我有什麼關系？
未來的
當然，跟你的關系不僅僅是買不買手機。
科技行業存在三定律。
摩爾定律、反摩爾定律、安迪比爾定律。
摩爾定律，您可能已經知道了。
該定律是英特爾創始人Dr.戈登·摩爾：
每 18 個月，計算機和其他 IT 産品的性能就會翻一番。
然後是反摩爾定律。
谷歌前首席執行官埃裡克·施密特指出，如果我們反過來看摩爾定律，如果一家IT公司今天銷售的産品數量與18個月前相同，那麼它的收入就會減少一半。
而安迪·比爾定律更多的是預言後的祝福。
這條定律的原話是“Andy給予，Bill索取。（Andy給予，Bill索取。）”
安迪指的是英特爾前首席執行官安迪·格羅夫。
比爾指的是微軟前首席執行官比爾蓋茨。
這個定律指的是硬體提高的性能很快就會被軟體消耗掉。
例如，當你的電腦中的Intel處理器被列為i5時，其中安裝的Windows系統也會立即更新并告别XP。
每次軟體和硬體的配對，都是計算能力的飛躍。
當你結合這三個定律時會發生什麼？
首先，這個行業将會重演。
大家都在喊7nm晶片，很快他們就會喊5nm、3nm、2nm、1nm……
另外，公司也會發展。
你會看到更多的熱搜，談論手機銷量，競品手機銷量和高端市場佔有率……
您以後可能會也可能不會切換到新的、速度更快的手機。
然而，随着硬體選項的改進，軟體選項也有機會向上遊移動。
計算能力的飛躍再次開啟：
杭州的一家服裝電商有一天會發現，一旦工廠在供應市場上釋出新品，下遊客戶就可以在網上選擇，不再需要承受庫存的壓力。石家莊的一位客服有一天發現，他一個人就能服務全市。
南海的一名石油和天然氣勘探工程師有一天會發現，他可以一次計算 100 TB 的資料，并對整個地球表面進行 CT 掃描。
你會發現，你們的世界已經進入了一個計算能力再次提升、效率恢複的時代。
7nm晶片的故事不僅僅是晶片，還有算力、技術發展和競技遊戲。
這是一個世紀以來從未發生過的根本性變化。
在這風雲變幻的情況下，有人高呼船已越過萬重山。
從沒有7nm晶片到有7nm晶片。從 DUV 到 EUV。從新的手機到新的計算能力。
一切皆有困難，一切皆有可能。
但山外還有山。
除了7nm之外，還有5nm、3nm，甚至2nm、1nm……
該怎麼辦？
青州沒有回答。它隻是不斷地向前遊動。
繼續，繼續。
祝福。
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