晶片製造核心光刻機，中芯國際購得EUV光刻機後，差距還有多大

前言：

Hello,大家好，我是前言醉科技！

相信很多朋友都聽過華為的晶片備胎計劃，但是晶片備胎計劃當中有一個非常重要的過程，就是晶片製造過程，晶片製造過程當中還有一個非常關鍵性的技術，叫做「光刻機」

示意圖

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今天我們就來聊一下，光刻機：

提到了光刻機，就不得不提到一家公司了，公司誰就是ASML，這是一家荷蘭的公司，這家公司是在1984年的時候成立的，目前所在高端光刻機的市場處於一種壟斷的地位，它在市場的佔有率達到了80%以上，之前新聞當中我們看到的中芯國際這家公司花了1.2億美金的高價，買了就這家公司的一臺EUV的光刻機，就是說的就是這家公司，「ASML」這家公司到底有沒有競爭對手呢?

曾經有過兩家，一家尼康，另一家就是佳能，而且尼康曾經和半導體的巨頭「英特爾」合作過，但是合作的效果不好，所以尼康和佳能這兩家公司也逐漸退出了高端光刻機的市場，這就導致「ASML」達到了一個壟斷的地位，而且像英特爾、臺積電還有三星，這種半導體的巨頭，也在向ASML這家公司進行入資和入股，目的就是要謀求這種高端光刻設備上的一個共同開發和一個優先的採購權。

光刻機的原理是什麼？

其實光刻機的原理，和幻燈機有一點像，就是把光通過帶有集成電路圖的這種掩膜Mask，也就是所謂的這種光照投射到塗有光刻膠的這種晶圓上，當然光刻工藝的過程是非常複雜的，它包括表面清洗的烘乾，塗底、旋塗光刻膠、軟烘、對準曝光、後烘、顯影、硬烘，等等，總之就是非常的複雜，但這些過程大家其實不需要記住，大家需要記得就是在光刻技術當中，非常重要的一點，就是它的光源，換句話說就是光源的波長，就是波長越短，曝光的特徵尺寸就會越小，所以對於光刻機來說，最快也最直接的進步方法就是降低光源的波長。

光刻技術展示圖

流程展示圖

為什麼是降低波長就可以達到這個效果呢？這裡面就要提到一個定律和一個公式了，那一個定律就是「摩爾定律」了，那摩爾定律什麼意思呢?就是在集成電路的密度，是每隔一年就要翻倍，後來又改成每隔兩年要翻倍，集成電路的密度翻倍，相應的cd值就是要減半，「CD」就是曝光關鍵尺寸，換句話說就是要每兩年要把曝光關鍵尺寸CD降低50%。

要降低CD的一種方法就是要降低它的波長，還有就是提高鏡頭的這個數值孔徑，當然最直接的手段就是降低光源的波長了，這種光源的選擇都有哪些呢?最早期的開始是「高壓弧光燈」，基本上是分為這種G線（436nm）和I線（365nm）我們看到不管G線還是I線跟我們現在這種7納米製程的這種晶片還是有很大的差距的。

接下來就是過渡到我們的DUV這個時代了，DUV就是深紫外線，它實際上是一種這種準分子雷射了，它包括這種KRF（248nm）這種ARF（193nm），再額外提一下，做近視眼的手術的時候,用到的這種ARF，下一代的光刻機就進入到了EUV時代。

DUV就是深紫外線示意圖

這個EUV光線它有什麼特點呢？

EUV顧名思義就是極紫外光，它的能量和破壞性都非常的高，它的波長也近了10納米左右，在空氣當中的分子對於EUV光線它是有一定幹擾的，它會影響光線的折射率，所以EUV進行光刻的時候，一定要在真空的環境下進行，這也是和幾前代的光刻技術最大的一個不同點，另外一個特點就是我們EUV極紫外光，他是非常接近Ⅹ光了，所以它又被稱為這種軟Ⅹ光，但是這種軟Ⅹ光，它非常容易被這種鏡頭玻璃內的這種材料所吸收，就不能再用這種傳統的透鏡來實現了，取而代之是要用這種反射鏡，比較有名的就是DBR布拉格反射鏡，這個就是光電工程所研究的範疇了。

不過這裡要說一下，不是只有EUV的光刻機才可以生產7nm的晶片，其實在DUV的時候，也是可以生產的。

給大家舉一個例子，就是現在市面上最主流的幾款旗艦機，比如說蘋果它的旗艦機搭配的是A12，還有就華為的旗艦機所搭配的麒麟980，還有就是高通的這種驍龍855，這三款晶片他們都是由臺積電來進行一個代工的，它所採用的這種技術第一代的7納米技術，也就是還是用這種DUV這種技術來實現的7nm，那臺積電在第二代的這種7nm晶片的生產上是採用了這種∪V的技術，但是在目前還沒有量產，目前只是流片成功了，它的一個優勢是這種增加了這種電晶體的密度，另外一個就是在同等頻率下，也降低了它的功率。

既然我們已經購買了這種EUV的光刻機了，為什麼我們在生產7納米晶片的時候，不去用EUV的光刻機去生產呢？因為在目前的這種高端晶片的這種製造行業當中，EUV的這種技術還不夠成熟，如果你貿然地用EUV去替換來生產這種7納米的晶片，它的風險是非常高的。

不管怎麼說EUV光刻機，確實是未來的一個趨勢，而且它的研發成本巨大，那這就是為什麼荷蘭那家公司讓半導體的三大巨頭進行一個入股共同進行個開發，而且EUV光刻機它的售價也非常昂貴，達到了1.2億美金一臺，即使這樣依舊一臺難求，最關鍵的問題並不是這種像這種順豐快遞包郵到貨這種概念，就是一臺EUV的光刻機，它重達100多噸，而且它是有十幾萬個零件來組成的，需要用這種幾十個貨櫃進行一個運輸，而且到貨了之後，你這種安裝和調試的也要花很長的時間。

內部展示圖

這也是為什麼中芯國際公司，在去年花了1.2億美金購買了一臺EUV的光刻機，到現在還沒有到貨的一個原因了，而且網上很多人不是談論嗎？中芯國際這次花了1.2億美金購買的這臺EUV的光刻機，這錢花的太貴了，因為花的錢相當於是兩臺的這種波音的飛機或者是一臺這種F-35的價格了，它要比臺積電或者三星他們購買的價格要貴得多，但是像臺積電、英特爾還有三星，他們實際上是這種已經入股到了荷蘭的公司了，所以他們採購的價格會相對要低一些了，而且之前還有一篇報導說ASML這家公司它的產能非常低，它在2018年一共就生產了大概是20臺的這種光刻機，被臺積電定了10臺，然後三星是6臺，英特爾是3臺，剩下的一臺應該就是給了中芯國際了，所以說，在這種光刻機的市場，並不是你有錢就可以買得到的，最關鍵的問題不是貴或者不貴，而是能不能買到的問題。

說到這個中芯國際，就多說兩句，我不知道大家還記不記得當時在出現美國要圍堵華為，而華為又出現了這種晶片備胎計劃的時候，當時出了一個新聞，就是中芯國際宣布要在美國紐交所進行一個退市的新聞，他計劃在2019年的6月3號，向美國的證券交易委員會提交相關的文件，準備要在紐交所進行一個摘牌。

至於為什麼，在他們的網站裡面給出了一些比較冠冕堂皇的理由了，而最核心的一點就是，中芯國際它的核心業務是晶片製造，晶片製造是國之重器啊，這是關係到國家的核心利益的，所以這也就是為什麼要從美國退市的最直接的一個原因了。

那提到中芯國際，我們就不得不提到一個人物了，這個人物非常的重要，他的名字就叫做「梁孟松」為什麼要提到梁孟松這個人呢？是因為梁孟松他在半導體行業,尤其是在晶片製造業,行業,有著非常傳奇的職業生涯，至於具體的事情咱們就不過多的解釋了，相信肯定有朋友知道的，可以在下方留言。

在2017年的10月份,梁孟松正式的加入了中芯國際。梁孟松加入中芯國際倒不是說它可以有這種妙手回春或者是點石成金的本領，他最大的作用是只要在關鍵技術方向的一個選擇上面，他指出來此關鍵性的回答，然後指出應該選擇的正確的道路，這就可以讓一家晶片製造業的公司，減少非常之多的研發投入和時間上的成本

因為在晶片製造行業，時間就是生命，果不其然,在梁孟松加入中芯國際不到一年的時間，中芯國際就宣布在14納米工業技術上已經研發成功了，而且在2019年的時候與國內的一家晶片的設計公司進行合作，已經成功完成了這種14納米的一個量產，當然這家公司我大膽推測一下，應該就是華為的海思了。

這在晶片製造行業當中對一個追趕者來說，已經是一個非常了不起的成就了，梁孟松的作用可謂是功不可沒，當然中芯國際跟世界的前列的這種晶片製造公司，比如臺積電和三星仍然有不小的一個差距，但這就給了梁孟松更多的一個發揮和施展的空間，繼續去續寫自己的傳奇。

說完中芯國際和梁孟松我們來總結一下今天的內容。

今天主要給大家介紹了一下在晶片製造行業當中一個非常重要的技術，這個技術就是「光刻機」在高端光刻機的製造方面，國內的公司尚無替代品，所以在這方面非常受制於人，中芯國際在高價購得的荷蘭這家公司的EUV的光刻機之後，在生產10納米以下的晶片上，並不是一蹴而就的。

所以在EUV光刻技術上的研發，中芯國際依然有很長的路要走，彎道超車並不容易，革命尚未成功,同志仍需努力，中芯國際加油吧！

好了以上就是關於在晶片製造上，中國的光刻機的一個現實狀況！

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