光刻机比原子弹还难造的原因是光刻机本身的技术和零件是难以制造的,西方国家对我国实行技术封锁,连零件都不卖给我们。
从光刻机的零件来看,最难得是镜头,要求精度相当高。我国目前只能做出纳米级别14的镜头。还有一个原因是零件需要工程师们手工打磨。打磨这些零件需要耗费大量的时间。稍不留神,就会损坏。所以我国之前就直接从国外购买,这样价格便宜还能节约时间。光刻机的最著名的厂家的是荷兰ASML,其他国家认为这行投入大,产值低,太不划算。
在当今社会,很多智能设备里都含有芯片。芯片技术的高低是衡量一个国家半导体水平高低的一个标准。芯片是由光刻机来制造的。我国之所以没有大龄的芯片是因为缺乏先进的光刻机来进行生产。光刻机跟照相机冲洗照片的原理相似。就是利用曝光的手段在硅片上画画。目前只有荷兰ASML制造出高端的光刻机,而且西方封锁了光刻机的技术,甚至连光科机的零件不买给我们。我们只能摸着石头过河,自己摸索,目前也才达到纳米级别14DE水平。虽然与荷兰相比,我们还有很大的差距,但对那些通常用的设备已经够用了。
记得去年,国外的苹果手机为了赢得华为手机,打价格战。华为手机连芯片都造不出来,为了生存,不得不把华为荣耀卖掉,断臂求生。在国内外手机市场上,华为手机的市场被蚕食。庆幸的是,VIVO跟OPPO 还是占据了前三名。现在随着电动汽车的增多,芯片问题的解决也有助于电动汽车产业的发展。现在我国的电动汽车已经领先美国了,相信我国科研实力的增强,我们一定能欧研制出更精密的芯片,打破国外的阴谋。
光刻机是制造集成电路中非常重要的设备,特别是现在市面上大部分的芯片都是属于电子芯片,当电子芯片的工艺小于一定的尺寸的时候,就必须依靠光刻机在制作芯片,也就是说如果没有光刻机就没有办法制造出顶级的芯片,比如市面上7nm芯片、5nm芯片等都不可能造出。而芯片在生活中是非常重要的,比如电脑、手机等电子产品都少不了。
光刻机的制造难度
光刻机制造难度之大可以用荷兰ASML公司的一句话来表示,对方表示就算把光刻机的图纸拿出来,我们也制造不出光刻机。且不说对方是不是小看了中国制造,从侧面也反映出了光刻机的制作难度之大。因为现在还没有一个国家可以独立的制造出顶级的光刻机,就算是现在行业领先的ASML公司制造出来的光刻机,也是集合了十几个国家的顶尖技术。
一台小小的光刻机上面就有十几万的小零件,而且为了让光刻机可以领先,所有的零部件都是采用了全世界最领先的技术,所以说光刻机从插头、配件等都是选用了其他国家的顶尖技术,这相当于全世界的技术融合在一起才可以制造出顶级的光刻机,而且ASML公司背后有台积电、三星以及英特尔这样顶尖的企业投资支持,也是花了几十年的时间才有今天的成绩。
ASML光刻机
荷兰的ASML光刻机基本上都是供不应求,中国也一直想要购买,但是现在还没有收到货。ASML的光刻机基本上都是内部消化了,毕竟台积电、三星以及英特尔本来就是芯片大户,台积电能够在芯片代工领域有今天的成绩,跟手上有这么多的光刻机也有很大的关系。
9月16日,国新办举行新闻发布会,介绍中国科学院“率先行动”计划第一阶段实施进展有关情况。
在这个发布会上,中科院主要领导强调,要把美国卡脖子的清单变成我们科研任务清单进行布局,比如航空轮胎、轴承钢、光刻机;一些关键核心技术攻关成立领导小组,要求每个承担重大任务的人要签署责任状;在一些最关注的重大的领域,集中全院的力量来做。这就是中科院签订“军令状”的来由,其中光刻机受到了广泛的关注。
众所周知的原因,现在在芯片行业我们受到了美国等西方国家的封锁,造成了我国一些制造企业的困难局面,比如华为。
制造芯片最重要的设备就是光刻机。其实我国也能生产制造光刻机,也在很早的时候就开始研究,在这方面当时也和世界水平比较接近,但是光刻机的前期研究需要投入大量的资金,而且在“造不如买,买不如租”思维影响下,逐渐对于科研不太重视,光刻机研制近乎于停滞,就像当年的“运10”飞机的研制过程一样。
而当我们开始重视芯片产业,国家也投入巨资准备大力支持研发,却出现了“汉芯”造假事件,2003年上海交大微电子学院院长陈进从美国买回芯片,作为自主研发成果,消耗大量社会资源,影响之恶劣可谓空前!以至于很长一段时间,科研圈谈芯色变,严重干扰了芯片行业的正常发展。
目前上海微电子装备有限公司能量产的光刻机是65nm制程。2019年,由中国科学院光电技术研究所承担的超分辨光刻装备项目在成都通过验收,完成国际上首台分辨力最高的紫外超分辨光刻装备研制,最高线宽分辨力达到22nm。
这22nm制程的光刻机技术,应该很快就会能够量产,但是与世界主流的先进技术还是相差甚远,而且22nm的芯片,只能应用到一些不太复杂的科技产品上,比如老年手机等等。所以现在我国在光刻机这块是落后于世界先进水平好几代的。
当前光刻机技术最好的是荷兰的ASML公司,已经能够量产5nm制程的光刻机,甚至都拥有了3nm的技术。
可是因为美国的阻挠,我们根本就买不到ASML的产品,中芯国际在去年前曾经抢购到一台7nm的光刻机,钱都已经付了好多个亿,到现在都还没有收到货,可能以后也就收不到了。
硅原料、芯片设计、晶圆加工、封测,以及相关的半导体设备,绝大部分领域我国还是处于“任重而道远”的状态。
但我感觉这次不一样了,制造芯片的设备光刻机已经提升到国家层面,相关部门还立下了“军令状”,这与当年研究原子弹的情形何其相似。
我不相信先进光刻机的难度要大于原子弹,我们当初是一穷二白,完全是从零开始,不也以飞快的速度制造出来了?何况对于光刻机生产我国还是有一些基础的,只是现在还没有达到国际先进水平而已,这比当初制造原子弹的情况要好很多。
1nm就是一些原子了,现有的光刻机技术原理是有天花板的,我相信在我们的科研单位在现有理论下,应该能够很快追上世界水平,但不应仅仅局限在已有的理论中,还要展开新的理论研究,争取尽快生产出更先进的光刻机,使我们的芯片不再受到制约。
在光刻机的制造过程中,对我们来说最困难的一步就是西方国家对我们的技术封锁,正是因为这些技术封锁,我们国家目前还不足以造出光刻机。
1、 光刻机制造难度。
ASML目前是荷兰光刻技术的领导者,占据了80%的全球市场份额。只有ASML能生产出最先进的EUV光刻技术。光刻机的技术门槛很高,这是人类智慧的产物。ASML光刻机90%的零件来自外部采购,包括德国的光学设备、美国的计量设备和光源设备。ASM还有一个规定,就是只有投资ASML,才能获得第一供应权,也就是说,我们想买光刻机,就必须先去投资,ASML在这种合作模式得到了大量的资助。英特尔、三星、台积电在ASML都持有的有相当数量的股份。
2、 我国的光刻机发展。
中国的光刻机制造商是上海微电子,主要专注于低端市场,生产90nm及以下工艺,与7Nm ASML工艺相比还有很大差距。虽然上海微电子并不具备在高水平光刻市场取得突破性进展的能力,但在低成本光刻市场上却从无到有地占据了垄断地位,目前上海微电子正在向高端光刻机发展。据说它突破了24nm工艺的关键技术,在不久的将来我们就能看到它了。
3、 未来中国能制造光刻机吗?
未来我们国家一定会有光刻机,就像当时的原子弹和氢弹一样,其他国家对我们技术封锁,我们用算盘来计算数字,最终是成功造出来了氢弹和原子弹,现在我们国家的技术要比以前好太多了,在这种情况下,我们肯定能造出来光刻机,打破西方国家的技术封锁。
总结:
我们国家的光刻机正在路上,如果速度够快,2025年之前我们就能把光刻机给造出来。
首先,光刻机的透镜,光源技术难度大,研发要求历史和时间比较长。
其实光刻机的发展历史非常悠久,从90年代开始,发达国家就已经开始研究光刻机的相关技术。其中美国著名厂商asml负责研发,在硬件方面他们采用德国蔡司的透镜。并且其他的相关硬件都来自于其他高科技国家。所以说光刻机技术不仅仅是一个国家就能够研发出来的,它还需要全球不同的国家为其提供生产力和科技的支持。举一个简单的例子说明,美国生产的7纳米芯片,是利用光刻技术将数据集成到芯片上。并且在制作过程当中要非常严格地掌控光的大小。这远比制作一个普通的相机要难,因为相机只需要控制光圈,而光刻机不仅仅是要控制光的大小,还要能够利用光。
其次,光刻机的研发需要大量的资金支持,很多企业难以承担高昂的研发费用。
美国等发达国家研究光刻机,几乎每年都有超过90个亿的资金作为研发费用。到目前为止这些掌握光刻机技术的国家大约都花费了约4000亿元。并且目前光刻机市场的老大asml几乎可以说是整个光刻机技术的垄断者。他们每年投入的研发费用,几乎是某些世界500强企业的三个季度的收入。所以说对于我国很多中小企业来说,他们没有充足的资金去研发光刻机。并且加上目前市场已经存在一定的饱和,这些新研发的企业如果大量将产品投产到市场当中,无疑会使得竞争对手和自己两败俱伤。
最后,我国的光刻机技术刚起步,仍然面临着许多难题需要攻克。
从目前我国在相关行业发展历史分析,只有上海微电子装备和合肥芯硕半导体有限公司在研究光刻机方面取得了一定的进步。并且从目前来看,上海微电子装备已经能够研发出90纳米工艺的芯片。而另外一家公司能够研发出半导体直写的光刻机。并且已经能够实现最高200纳米的量产技术。
光刻机很难生产的,这个东西对我们来说是一个技术难关,或者说技术壁垒,我们没有这样的技术,就算有精度也不够。不能达到现在实际生产需要的这个要求,这东西真正生产出来不是靠一家厂商可以搞定的。
一台真正高端的光刻机,不要说现在还在实验阶段的,两纳米的这种,就是5纳米7纳米的这种机子,基本上国外只有有限的几家厂商可以生产。他们可以生产并不是说技术都是他们自己的,而是说他们与世界上其他很多尖端科技公司,上千家公司存在这方面的技术往来,就是每一个公司他负责一部分的精密零件,然后只有少数的世界上的这几个公司,他们具备这样较为完整的产品供应。然后自己具备关键的这个组装技术,有一些主要的框架技术核心技术,在他们自己这经过这样的整合,他们才能制造出一台真正可以投入生产的光刻机。
而国外对于这个东西是很保守的,就是统一态度,你要是想制造芯片可以我们给你代工,我们可以帮你生产,你给钱就行了。但是你想要光刻机不可以,你给多少钱也不能卖给你,就是不卖。这不是钱的问题,这东西在市场上是有市无价的,不要说10亿了,你就是出更多的钱也没有厂商敢卖给你,这不单纯是商业公司的问题,这是涉及到国家与国家之间技术壁垒的问题。
这东西很重要,因为你平常所使用的智能设备,手机智能手环电脑包括电视,它里面都会有芯片,有些芯片有些芯片是我们能自己制造的。但是真正高端的芯片,我们现在还是没有这个机子这是我们现在已经逐渐具备的设计的能力,我们能研发出来了,但是我们不能量产,没有真正高端的芯片还得靠国外的企业代工。但现在人家封锁你,人家不给你代工,这事情就很麻烦了,我们未来肯定是要集中资源和力量攻关这些技术的,但这个确实不是短期内可以搞定的。
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