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比原子彈還稀有,全世界僅有兩個國家掌握,高端光刻機有多難造?

作者:青橘罐頭
比原子彈還稀有,全世界僅有兩個國家掌握,高端光刻機有多難造?
比原子彈還稀有,全世界僅有兩個國家掌握,高端光刻機有多難造?

文 | 青橘罐頭

編輯 | ZYG

比原子彈還稀有,全世界僅有兩個國家掌握,高端光刻機有多難造?

1964年10月16日,在羅布泊一望無際的戈壁灘上,一朵巨大的蘑菇雲騰空而起,中國從此有了自己的核武器。

而這一切,都是建立在一窮二白的基礎之上,那時的中國沒有經濟、沒有外援、沒有技術積累,可就是硬生生造出來了原子彈。

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但沒想到半個多世紀的今天,中國卻被光刻機捆住了手腳,并且曆時多年仍然無法自主生産,那麼到底是什麼困住了我們,難道光刻機比原子彈還難造?

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光刻機的科技含量究竟有多高

如果說,航空發動機是工業皇冠的代表,那麼,光刻機就是皇冠上那顆璀璨的明珠。

但截至目前為止,這顆明珠隻被荷蘭和日本兩個國家摘下過,就連一直走在科技最前沿的美國,也沒有獨立制造光刻機的能力,由此可見,制造光刻機的技術難度到底有多高。

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那麼光刻機到底是什麼呢?它對于大陸的發展又有多重要呢?

在當下的生活中,我們每天都會接觸到大量的電子智能産品,有了它們的存在,使我們的生活變得非常便捷。

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但你知道電子産品中,最重要的是什麼嗎?沒錯,就是晶片。

晶片就相當是電子産品的大腦,有了它的存在,才有了所謂的智能,而且晶片越是強大,電子産品的功能也就越強。

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這也就是為什麼,現在各大智能手機廠商在召開新品釋出會時,都會着重強調手機所使用的的晶片。

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然而當你看見晶片以後你會發現,具備那麼多功能的晶片,居然就隻有手指頭那般大小。

晶片就是這麼一種高內建化的科技産物,在微小的體積中蘊含着不計其數的半導體。

而光刻機,就是為了制造晶片所誕生的。

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當光刻機開始運作時,它會射出紫外光線,将已經設計好的晶片電路圖,按照程式投射到晶圓之上。

而這一切,都是納米級别的加工水準,即便稍有差池,生産出來的晶片也會失去作用,成為一堆堆的工業垃圾。

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是以,如果哪個國家具備了制造光刻機的能力,就會在智能化時代中獨占鳌頭,為國家工業的發展注入巨大動力。

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可遺憾的是,截至目前為止大陸還不具備這個能力,甚至說即便有了機器,也會因為達不到加工精度而無法生産出合格的晶片。

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尤其是在EUV光刻機取代DUV光刻機後,大陸在此領域更是落後了一大截,那麼大陸到底是被哪些難點給絆住了呢?

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光刻機制造難在哪裡?

荷蘭作為首個推出EUV光刻機的國家,為此曾耗費了長達20年的時間,投資多達10億歐元,更是動用了超過3萬名高精尖人才。

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可即便如此,據說荷蘭在研發出來EUV光刻機之前,也曾一度想要放棄,因為它實在是太難了。

就拿目前最先進的光刻機來講,它的精度能夠達到7納米,能夠生産3納米制成的晶片,光聽數字可能沒什麼概念,這麼說吧,它的精度就相當于人類頭發絲的1/20000。

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而這麼一個重達180噸的機器,去操作納米級别的“雕刻”,這極緻的精度就是我們面臨的首要難題。

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第二個難題則是光源問題,作為光刻機最核心的功能,光源一般會選擇紫外光、深紫外光或者是極紫外光,而雷射發射器的精度也要求在納米級别。

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就拿EUV來說,其發射的是13納米的光線,這個這個“13納米”是如何得到的呢?就是要用193納米紫外線,每秒鴻基金屬錫滴液5萬次。

雖然這其中的原理很多人不曾了解過,可單是看着極緻的數字,就知道有多難辦了。

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至于第三個難關,就是光刻技術中心最關鍵的消耗品光刻膠,這是一種光敏性極強的材料,如果沒有了解,也可以當做是相片交卷。

在特定光源的照射下,光刻膠會發生一系列實體化學反應,将設計圖案以微觀的形式刻印在光刻膠上,此後才可以繼續光學器件和電路操作。

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不過,技術上的難題都算不得難題,從新中國成立以來,大陸科研人員憑借堅韌不拔的意志力,獨立研發出了盾構機、核電、載人航天、空間站等等。

相信光刻機的技術突破也是遲早的事。

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可問題就在于,研發制造光刻機,即便有了技術也很難癡線,因為在180噸的光刻機中,蘊含着超過10萬個精密零件。

每一個都需要相目前沿的技術,這麼多零件由大陸獨自生産顯然的不現實的,可礙于目前複雜的國際關系,也很難從國際上采購這些零件。

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況且即便組裝了出來,也需要進行大量的測試,确定光源的品質和精度,因為隻要一處出現了誤差,整個機器就會處于異常狀态。

也就是說,光刻機更重要的是工藝,而不是設計原理,但原子彈卻與此不同,原子彈重在原理,雖然當時沒有蘇聯的幫助,還有國際的掣肘。

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可隻要我們能成功搞明白原子彈的原理,就能給造出來,這也就是為什麼我們可以在一窮二白的時候快速造出原子彈,卻在今天遲遲無法突破光刻機的研發制造。

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沒有光刻機制造能力對我們的影響

中國有句老話說“誰有也不如自己有”,這話放在光刻機的制造技術上更是如此,我們一天不能掌握技術,就一天要受制于人。

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作為一個晶片消耗大國,晶片對于我們重要性不言而喻,沒有了晶片,連日常生活都會受到影響,更别說軍工和國防了。

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然而大陸在半導體領域處于劣勢又是不争的事實,要在短時間内實作趕超看起來有些困難,是以我們還需要繼續的采購摸索。

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不過我們現在已經具備了低端光刻機水準,雖然制造出來的精度不夠高,但卻可以緩解一部分的晶片緊張。

相信在大陸科研人員的努力下,我們遲早能突破這個難題。

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