中國奮力攻克,號稱晶片技術核心要點,高精度光刻機到底有多難?

2020-12-07 123觀察室
光刻機內部工作原理

我們生活在一個"黑箱"的時代,無數無需知曉其原理就可操作的設備在數十年內改變了我們的生活,它們的核心多少都離不開一項偉大的成就:集成電路。無數電子元器件排列在小小的矽片上,構成了我們今天生活的色彩。小小的晶片隱藏在無數電器中,卻是無數電器的"心臟",如此小巧高效的心臟背後有怎樣的故事,卻很少有人關注。

光刻機出口今年價格高漲

晶片製造是個很有意思的過程,光刻機只需要通過紫外光將預設的電路圖印刷在覆蓋光敏塗層的基片上,就能完成晶片的製造。製造晶片伴隨著機械臂的精準運轉,炫目的紫光刻蝕,很有一種後工業時代的機械美感。小小的矽片被機械臂送入上百噸的巨大機器,再經過片刻照射,就成為現代機械的心臟。但就是這麼個簡單而充滿藝術化的過程,卻是人類幾十年心血的結晶。

SAML的高端光刻機

當代能夠生產光刻機的國家不夠一手之數,有能力生產高端光刻機的更少,目前國際上的高端光刻機主要生產國只有日本與荷蘭,其中又以荷蘭ASML為翹楚,日本尼康主要依靠英特爾扶持,用以制衡ASML,在競爭失敗後全面轉向低端領域,形成了如今國際市場ASML獨大的局面,也一定程度上促成了高端光刻機價格的飆升。

小小的晶片上聚集著密集的電路,精度可達到納米級

ASML雖然位於荷蘭,但卻是個國際性企業。荷蘭本身是環境質量非常高的國家,適合發展半導體這種要求環境高度清潔的產業。該國很早就開始發展半導體產業,並成為世界上為數不多擁有完整半導體產業鏈的國家。半導體元器件這東西非常吃環境,荷蘭這種環境優良又有完整產業鏈的國家能夠一條龍解決半導體行業那自然是極好的。於是荷蘭的先天優勢吸引了大量資本的青睞,來自全世界的資本與技術開始匯聚在荷蘭。

國產投影光刻機

ASML生產的光刻機主要零部件供應商多達17個,分別來自德國、美國、日本、中國臺灣等國家與地區。而為其公司注入資金的最大股東來自美國。諸多人類最高科技產品跨越萬裡來到荷蘭,由ASML生產出成品光刻機,再由此生產尖端晶片,或將光刻機出口至各國由其使用。縱使如此匯聚各國的科技結晶,光刻機的研發還是困難重重。由於要將光線多重反射聚焦,再在微小範圍內達到納米級印刷精度,光刻機對零部件精度的要求非常嚴苛,任何零件都要高度契合。尤其是精度發展至10納米以內時,光刻機的技術要求嚴苛到了變態的地步——即使毫無設防地出售,世界範圍內也無人能夠仿製。

光刻機攻堅的難關:超分辨光刻鏡頭

我國作為世界上最大的晶片消費國,在晶片行業卻起步晚、缺乏技術積累,長期被人"卡脖子",晶片高度依賴進口,相關設備研發成本高,資金外流嚴重。出於國情需要,我國多年來一直在研發具有完整自主智慧財產權的高精度光刻機。但迫於難度實在太高,一直處於技術積累階段。2019年為止我國具有完全自主智慧財產權的光刻機已經達到90納米精度,首臺具有完全自主智慧財產權的28納米級光刻機預計2021年可交付使用。

路是一步一步走的,在光刻機這條路上我們走了很多年,付出了很多艱辛,我們和世界尖端尚有距離,但已經不遠了。可以說,我們已經把這條人類最難走的路,走通了一大半。

相關焦點

  • 號稱「比兩彈一星還高端的光刻機」,到底難在哪裡?
    仍然是困擾我國晶片產業的現實寫照意識的覺醒讓我們開始奮力追趕中國在晶片領域和世界先進水平逐年拉近但有一項卡脖子的難題至今仍然讓中國人難以望其項背這就是光刻機領域上期我們講過荷蘭光刻機霸主ASML的故事作為整個西方尖端科技託舉起來的半導體明珠加上英特爾、臺積電、三星的鼎力支持其生產的光刻機的毛利可以達到
  • 光刻機的精度有多難?
    荷蘭的一臺光刻機,憑什麼值1.2億美元一臺,他的技術真的有那麼難嗎? 一臺光刻機的零件就超過10萬個,而且90%都得從其他國家進口。 先從光源說起,E uv光刻機的光源來自XYmer,波長為13.5納米。
  • 中國又出什麼事?光刻機核心技術被突破,外媒:蓋茨「神助攻」
    我國自從自研晶片以來,就遇到了不少的困難和麻煩,不過困難對目前的中國來說,也是一種機遇,美國對中國的「限制名單」也給我們指明了未來需要攻克的重點領域,塞翁失馬焉知非福?
  • 未來十年攻克卡脖子領域,光刻機成為核心重點
    我們把美國「卡脖子」的清單變成我們科研任務清單進行布局,比如航空輪胎、軸承鋼、光刻機,還有一些關鍵的核心技術、關鍵原材料等,我們爭取將來在第二期,聚焦在國家最關注的重大的領域,集中我們全院的力量來做。中科院院長白春禮表示,中科院不能包打天下,還是要聚焦關鍵的核心技術,瞄準基礎材料、核心工藝、基礎算法、重大裝備等基礎性、戰略性的關鍵核心技術需求,在光刻機、橡膠輪胎、高端晶片等方面,爭取要主動揭榜,發揮多學科的綜合和建制化優勢。
  • 晶片製造到底有多難?真正的晶片製造過程十分複雜
    晶片製造到底有多難?真正的晶片製造過程十分複雜 李倩 發表於 2018-09-08 10:41:53 今年4月中興事件引發了全民對國產晶片的關注。
  • 國產光刻機迎來嶄新突破,向荷蘭光刻機說再見,中國芯已強勢崛起
    今年最讓國人為之牽動的就是「中國芯」的問題,由於美國對於華為不友好的新聞佔據了各大頭條,所以也讓眾多老百姓都關注到了晶片的這一問題,就在大家對晶片的問題感到擔心之際,中國的晶片行業終於傳來了好消息!我國的國產光刻機迎來嶄新突破正是由於華為的相關新聞讓大家都知道了中國在晶片上的短板,但是大家所不知道的是,想要真正突破晶片的封鎖,最重要的是光刻機技術,而高端的光刻機被稱為是世界上最精密的儀器之一。目前在光刻機技術上最為領先的是荷蘭的ASML公司,甚至可以說ASML公司相當於壟斷了這一技術。
  • ASML是唯一能製造極紫外光刻機的廠商,高端晶片製造到底有多難?
    生產晶片最重要的設備是光刻機,世界上先進的光刻機主要由荷蘭一家名為阿斯麥(ASML)的公司製造,市場佔有率超過80%,而其中最先進的極紫外光刻機(EUV光刻),全世界只有ASML一家公司能製造。製造晶片首先需要用到的材料就是高純度矽,然後把矽切片得到晶圓,接下來就是高精度的晶圓加工,也是光刻機中的核心技術。
  • 光刻機能幹什麼_英特爾用的什麼光刻機_光刻機在晶片生產有何作用
    >   光刻機能幹什麼   光刻機又被人們稱為「用光雕刻的機器」,可見其重要性了,作為晶片製造的核心設備之一,我國的光刻機技術還處在起步的階段,主要依靠進口。
  • 光刻機的工作原理的原理是什麼?怎麼刻晶片?
    可以說光刻決定了半導體線路的精度,以及晶片功耗與性能,相關設備需要集成材料、光學、機電等領域最尖端的技術。光刻機的種類光刻機的種類有很多種,按照用途可以分為好幾種:有用於生產晶片的光刻機;有用於封裝的光刻機;還有用於LED製造領域的投影光刻機。用於生產晶片的光刻機是中國在半導體設備製造上最大的短板。
  • 晶片製造技術系列科普1:生產晶片的光刻機到底長啥樣?
    晶片是電子產品的關鍵裝置,其重要性不言而喻。生產一塊晶片最關鍵的設備是光刻機,這種高精度的設備對於技術要求以及部件配置的要求都是很高的,目前能夠真正掌握光刻機技術的國家只有日本、荷蘭、德國這三個。相比之下,荷蘭的光刻機技術更為先進,世界上絕大多數的晶片生產廠家都需要從荷蘭進口光刻機。那麼,光刻機到底長啥樣呢?所謂光刻機,在原理上跟照相機差不多,不過它的底片是塗滿光敏膠的矽片。各種電路圖案經雷射縮微投影曝光到光敏膠上,光敏膠的曝光部分與矽片進行反應,將其永久的刻在矽片上,這是晶片生產的最關鍵步驟。
  • 為什麼全世界只有2個國家能造出高端光刻機,到底有多難?
    其中最讓仍感到氣憤和激動地就是針對華為的操作,作為中國本土的電子通訊巨頭,華為一直以來都致力於自行研發晶片,但是卻在研發的關鍵時期被美國死死地卡住了脖子,美國想要以此來逼迫華為就範。很多人不明白為什麼華為能夠自行研發5納米的晶片架構,但是還是會被美國卡脖子呢?實際上最主要的原因就是光刻機的技術水平不夠。那麼製造高端光刻機有多難,為何中國造不出?有工程師表示:一個零件都要打磨10年。
  • 淺談光刻機
    首先,光刻機是晶片製造當中一個非常核心的設備,可以說是整個晶片產業當中最核心最重要的一個環節,光刻機的精度直接決定了晶片的質量。但是光刻機的技術含量是非常高的,是目前地球上技術含量最高,研發難度最大的產品之一,所以很多國家都不具備生產研發光刻機的實力,即便有些國家在航空航天,飛機大炮等方面技術很先進,但在光刻機面前卻無從下手,由此可見,光刻機的技術層面到底有多高。其次,工藝原理:光刻技術指利用光學-化學反應原理,將電路圖轉移到晶圓表面的工藝技術,光刻機是光刻工序中的一種投影曝光系統。
  • 極紫外光刻機研製究竟有多難
    最後,經過對管芯進行封裝、測試、篩選等工序,完成晶片製造。 作為晶片製造的核心裝備,光刻機的研發是一項極為複雜、極具技術含量和工藝要求的系統工程。它涉及數學、光學、流體力學、高分子物理與化學、表面物理與化學、精密儀器、機械、自動化、軟體、圖像識別等眾多學科。其內部結構極為複雜,包括透鏡、光源、光束矯正器、能量控制器、能量探測器、掩膜臺等。先進的光刻機,一般有多達10萬個零部件。
  • 難倒華為的「EUV光刻機」 究竟有多難製造?
    眾所周知,華為Mate40系列或許是麒麟晶片的「絕唱」之作,原因不是麒麟晶片不行,而是無法繼續生產,敗給了「EUV光刻機」。究竟可以製造5nm,甚至是7nm、10nm晶片的光刻機,生產難度有多高?如今,智慧型手機、電腦、平板、汽車等智能設備都需要CPU晶片,才能確保正常運行。而猶如指甲蓋小的晶片商別有洞天,簡直就是一個巨大的「微觀世界」。諸如,麒麟9000上有153億根電晶體,而蘋果A14處理器有118億根電晶體。這些電晶體在晶片之上,各自擔負起自己的任務,如果有一根電晶體出現問題,整個晶片便會不起作用。保證這些電晶體同時工作,便需要極為精細的光刻機。
  • 中國這些尖端高科技領先於全世界,中科院又宣布研發光刻機
    根據數據統計,全球材料領域前100名科學家,前六名全部為中國人,其中有五人本科畢業於中國科技大學。而前幾天中科院前腳剛宣布全力以赴攻克「卡脖子」技術,尤其是攻克光刻機技術,全球高端光刻機廠商荷蘭阿斯麥後腳立馬向中國市場示好。前段時間,中國科學院院長白春禮表示,要將美國「卡脖子」的設備清單,轉變成科研任務進行布局。
  • 華為招聘「光刻工藝工程師」,真的要自研光刻機?
    近日,有媒體爆料,華為方面已經開始自建晶片晶圓廠,華為方面已經正式招聘光刻工藝工程師,要求全職、不限經驗,工作地點在東莞松山湖IKKednc有微博網友截圖表示:「華為太難了,擁有最強的國產晶片設計團隊海思還不行,還要琢磨研究光刻相關技術...國內產業鏈在這些方面幫不上華為,華為只能自己來了
  • 華為能不能獨立造出光刻機?
    給足資源,給足時間,華為能造出光刻機,但短時間獨立造出光刻機就基本不可能了。畢竟光刻機是工業製造的皇冠。我們來仔細看一下造光刻機到底有多難。1、光刻機的組成及要求這是一張ASML光刻機的簡易工作原理圖。整個光刻機是在控制雷射將掩膜版上的電路圖微縮顯影到矽片上。
  • 中科院迎來好消息,5納米光刻機關鍵技術被攻克,要打破壟斷了嗎
    而最主要的原因就是我們缺少了最為先進的光刻機,西方國家對於光刻機的相關技術嚴防死守,我們想要突破也變得異常的困難,目前沒有任何一個國家能夠自主研發出高端的光刻機,而荷蘭ASML公司能夠生產出光刻機,也是集齊了百家所長,雖然如此但是還是沒有什麼能夠難倒中國,科研人員還是全力攻克相關技術,就在前不久也迎來了好消息,作為業界領頭羊的上海微電子,成功自主研發出了28納米的光刻機
  • 中科院放話攻克光刻機,未來中國晶片或不再受制於人
    我相信只要是對於我國光刻機或者是晶片,有一定了解的人,都知道我們的晶片現在面臨著一個特別嚴重的問題,那就是受到了其他國家的限制,我們現在能夠研製出特別先進的晶片,但是我們卻不能夠將它生產出來,其最主要的原因是我們缺乏了將它生產出來的技術。
  • 除了光刻機,還有蝕刻機!國產廠商攻克5nm技術,臺積電已下單
    如今隨著科技的發展,人們的生活已經離不開電子產品,而由於電子產品中的核心部分,晶片大多是國外進口,像是我們的手機,電腦的大部分核心CPU晶片都是高通,英特爾公司的。而關於晶片,相信大家都已經因為華為這兩年的遭遇已經基本了解,而在晶片製造中,重要的關鍵設備便是:光刻機!不過除了光刻機之外,還有一種關鍵設備,重要程度僅次於光刻機,那就是蝕刻機!為什麼這麼說呢?