天天看点

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

作者:青橘罐头
比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?
比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

文 | 青橘罐头

编辑 | ZYG

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

1964年10月16日,在罗布泊一望无际的戈壁滩上,一朵巨大的蘑菇云腾空而起,中国从此有了自己的核武器。

而这一切,都是建立在一穷二白的基础之上,那时的中国没有经济、没有外援、没有技术积累,可就是硬生生造出来了原子弹。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

但没想到半个多世纪的今天,中国却被光刻机捆住了手脚,并且历时多年仍然无法自主生产,那么到底是什么困住了我们,难道光刻机比原子弹还难造?

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

光刻机的科技含量究竟有多高

如果说,航空发动机是工业皇冠的代表,那么,光刻机就是皇冠上那颗璀璨的明珠。

但截至目前为止,这颗明珠只被荷兰和日本两个国家摘下过,就连一直走在科技最前沿的美国,也没有独立制造光刻机的能力,由此可见,制造光刻机的技术难度到底有多高。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

那么光刻机到底是什么呢?它对于大陆的发展又有多重要呢?

在当下的生活中,我们每天都会接触到大量的电子智能产品,有了它们的存在,使我们的生活变得非常便捷。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

但你知道电子产品中,最重要的是什么吗?没错,就是芯片。

芯片就相当是电子产品的大脑,有了它的存在,才有了所谓的智能,而且芯片越是强大,电子产品的功能也就越强。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

这也就是为什么,现在各大智能手机厂商在召开新品发布会时,都会着重强调手机所使用的的芯片。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

然而当你看见芯片以后你会发现,具备那么多功能的芯片,居然就只有手指头那般大小。

芯片就是这么一种高集成化的科技产物,在微小的体积中蕴含着不计其数的晶体管。

而光刻机,就是为了制造芯片所诞生的。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

当光刻机开始运行时,它会射出紫外光线,将已经设计好的芯片电路图,按照程序投射到晶圆之上。

而这一切,都是纳米级别的加工水平,即便稍有差池,生产出来的芯片也会失去作用,成为一堆堆的工业垃圾。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

所以,如果哪个国家具备了制造光刻机的能力,就会在智能化时代中独占鳌头,为国家工业的发展注入巨大动力。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

可遗憾的是,截至目前为止大陆还不具备这个能力,甚至说即便有了机器,也会因为达不到加工精度而无法生产出合格的芯片。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

尤其是在EUV光刻机取代DUV光刻机后,大陆在此领域更是落后了一大截,那么大陆到底是被哪些难点给绊住了呢?

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

光刻机制造难在哪里?

荷兰作为首个推出EUV光刻机的国家,为此曾耗费了长达20年的时间,投资多达10亿欧元,更是动用了超过3万名高精尖人才。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

可即便如此,据说荷兰在研发出来EUV光刻机之前,也曾一度想要放弃,因为它实在是太难了。

就拿目前最先进的光刻机来讲,它的精度能够达到7纳米,能够生产3纳米制成的芯片,光听数字可能没什么概念,这么说吧,它的精度就相当于人类头发丝的1/20000。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

而这么一个重达180吨的机器,去操作纳米级别的“雕刻”,这极致的精度就是我们面临的首要难题。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

第二个难题则是光源问题,作为光刻机最核心的功能,光源一般会选择紫外光、深紫外光或者是极紫外光,而激光发射器的精度也要求在纳米级别。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

就拿EUV来说,其发射的是13纳米的光线,这个这个“13纳米”是如何得到的呢?就是要用193纳米紫外线,每秒鸿基金属锡滴液5万次。

虽然这其中的原理很多人不曾了解过,可单是看着极致的数字,就知道有多难办了。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

至于第三个难关,就是光刻技术中心最关键的消耗品光刻胶,这是一种光敏性极强的材料,如果没有了解,也可以当做是相片交卷。

在特定光源的照射下,光刻胶会发生一系列物理化学反应,将设计图案以微观的形式刻印在光刻胶上,此后才可以继续光学器件和电路操作。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

不过,技术上的难题都算不得难题,从新中国成立以来,大陆科研人员凭借坚韧不拔的意志力,独立研发出了盾构机、核电、载人航天、空间站等等。

相信光刻机的技术突破也是迟早的事。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

可问题就在于,研发制造光刻机,即便有了技术也很难痴线,因为在180吨的光刻机中,蕴含着超过10万个精密零件。

每一个都需要相当前沿的技术,这么多零件由大陆独自生产显然的不现实的,可碍于当前复杂的国际关系,也很难从国际上采购这些零件。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

况且即便组装了出来,也需要进行大量的测试,确定光源的质量和精度,因为只要一处出现了误差,整个机器就会处于异常状态。

也就是说,光刻机更重要的是工艺,而不是设计原理,但原子弹却与此不同,原子弹重在原理,虽然当时没有苏联的帮助,还有国际的掣肘。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

可只要我们能成功搞明白原子弹的原理,就能给造出来,这也就是为什么我们可以在一穷二白的时候快速造出原子弹,却在今天迟迟无法突破光刻机的研发制造。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

没有光刻机制造能力对我们的影响

中国有句老话说“谁有也不如自己有”,这话放在光刻机的制造技术上更是如此,我们一天不能掌握技术,就一天要受制于人。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

作为一个芯片消耗大国,芯片对于我们重要性不言而喻,没有了芯片,连日常生活都会受到影响,更别说军工和国防了。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

然而大陆在半导体领域处于劣势又是不争的事实,要在短时间内实现赶超看起来有些困难,所以我们还需要继续的采购摸索。

比原子弹还稀有,全世界仅有两个国家掌握,高端光刻机有多难造?

不过我们现在已经具备了低端光刻机水平,虽然制造出来的精度不够高,但却可以缓解一部分的芯片紧张。

相信在大陆科研人员的努力下,我们迟早能突破这个难题。

继续阅读