光刻机对于芯片制造的重要性有哪些要求（芯片与光刻机的关系）

我国光刻机发展怎么样了？光刻机在我国为何如此重要？

我国的光刻机处于世界的先进水平，但没有达到顶尖水平：

我国的光刻机发展已经近到了28纳米的光刻机，可以满足日常的射频芯片，蓝牙芯片以及其他电器中的一些芯片的要求和标准。但是相较于芬兰等欧美国家的光刻机芯片，已经达到了个位数的纳米。想要在此基础之上超越欧美国家，进入光刻机的顶尖水平，还需要数10年的时间研究和发展，这就好像在一根头发丝上的1/10000处，雕刻一栋楼房的难度是差不多的。

光刻机在我国之所以如此重要，是因为它在芯片的研究和生产方面占有非常重要的地位。我国的大部分芯片研究都离不开光刻机的技术支持，例如手机芯片，一些重工业行业，机器的芯片，还有很多高新科技产业的核心技术，都需要用光刻机来研发芯片，没有了光刻机，我国的芯片研究就会陷入停滞的发展状态，因此我国的大多数光刻机主要依赖于进口，只有少数的光刻机用在一些不太重要的科技岗位上。

只要光刻机达到顶尖水平，我国的芯片研究就会得到一个质的突破。例如汽车芯片的研究，在我国除了自身的发展以外，大多数也依靠进口来完成汽车的整体生产过程，当光刻机的技术达到了顶尖水平以后，我国将不会再依赖外国的汽车芯片，拥有自主研发的中国芯片，安装在中国生产的汽车上。一方面会增加我国在汽车生产上边的独立性，另一方面会减少对国外光刻机的依赖造成他国对我国的贸易制裁影响。

总而言之，光刻机的技术非常重要，但难度也非常大，有专家预计在未来的十年到20年中，我国的光刻机技术可能会得到质的突破。

为什么光刻机对我国那么重要？

其实光刻机的作用就是制造芯片，就是这样一个不被人所熟知的设备能够占到芯片制造成本的35%以上，虽说这个机器的原理看起来很简单，但它的功能是十分重要的。当芯片结束了IC设计后就要被送到晶圆代工厂进行制造封装，比较有名的代工厂就是台积电、中芯国际等，像华为自己的研发芯片也同样是需要有这样的代工厂才能完整的制造出来，当前华为已经将14nm芯片的订单交到了中芯国际的手上了，但中芯国际没有7nm紫外光刻机，因此就没办法去制造芯片，而这也就是如今中国为什么这么迫切需要荷兰的7nm紫外光刻机的原因了。



其实形象点说芯片制造就如同盖房子，需要一层层地进行堆叠，才能把房子做出来，而要想有一个好房子，那么平稳的地基是必不可少的，而它就是晶圆。而光刻机加工就是要将芯片制作所用的线路和功能都做出来，不过这里要知道的是光刻刻出来的是电路图和电子元件，并将这些设计线路和功能都存进晶圆中。



而要想拥有这个光刻机技术是非常难的，当前它是属于全球中最尖端的技术之一，很少有国家能够拥有，因此高端光刻机的价格也是不菲，在这一领域不得不说荷兰是一个大霸主，全荷兰的ASML市场占有率有着80%，并且ASML是有着7nm技术光刻机的供应商，这在全球是独一无二的，也就是说这家公司几乎是垄断了整个市场，当前的众多芯片产商都是需要这家公司的生产才能够制造出完美的芯片。荷兰之所以能够拥有一个全世界顶尖水平的光刻机厂商，首先就是因为ASML这家公司的研发投入十分大，2019年的研发成本支出达到了4.8亿欧元，他们的员工有四成都是研发类，加上他们的很多技术都是外包，因此让他们有了更多的时间和机会去研发核心技术。



另外ASML这家公司的镜片技术十分高，有着上百年的技术积累，并且它还是采用德国、美国提供的多种技术，虽说是一家荷兰公司，但它背后有着整个欧美顶端科技的支持。如今中国在光刻机这一领域依旧是很大的短板，这对我们研究芯片，半导体都有着很大的影响，因此如果芯片领域被西方国家制裁，那么中国的科技领域必将受到打击。不过当前中芯国际经过资源和技术整合，将在下半年开出中国第一条14nm生产线，这对5G技术等行业的发展起着关键作用，相信在不久的将来中国会将自己的国产芯片呈现给全世界。

制造芯片不再难，量子芯片无需用光刻机？

因为在 科技 圈发生的各种问题，比如华为等企业被美国供断芯片，国内一度为芯片供应问题而一筹莫展，很多人也因此知道了芯片的重要性的世界芯片的格局。在芯片的制作方面，传统硅基芯片制造必定需要光刻机，纳米制程越小难度就越大，对光刻要求也就越高。虽然在高 科技 领域，我国已跻身前列，然而在芯片制造、光刻机等方面却是非常薄弱的，所以现在就因为光刻机的问题让中国芯片在制造上举步维艰。但是中国在世界上也不缺少顶尖 科技 ，其中一个就是量子技术，那么到底能不能利用量子技术直接让芯片的发展绕开光刻方面的封锁呢？

从理论上说，量子芯片是可以绕开传统硅基芯片制造必备的光刻机，量子芯片是将量子线路集成在基片上，通过量子碰撞技术以进行信息的处理和传输，制造方面完全用不到光刻机。

中国科研人员主导的国际团队在美国《科学进展》期刊上发表了一篇论文，论文中提到团队已经研发出了一种新型可编程光量子芯片，可实现多种图论问题的量子算法求解，这种新型可编程的光量子芯片，被外界看做是跳过光刻机的办法之一。该芯片采用硅基集成光学技术，通过微纳加工工艺在单个芯片上集成大量光量子器件，对实现量子信息的编码和量子算法的映射，具有高集成度、高稳定性、高精确度等优势。这种新型光量子芯片虽然也是采用微纳加工工艺，但主要是在单个芯片上集成大量光量子器件，由于生产原理上的不同，所以可以绕开光刻机的限制。

虽然量子技术取得了一定的成就,但到投入商业应用还需要走一段路。一旦量子芯片成功商用，量子芯片跳过光刻机,而不依赖它，芯片制造领域将迈进一个新的里程，那么光刻机对于我们来说也就不那么重要了，我们在芯片制造上也将告别过去被卡脖子的尴尬境况。

芯片为什么要用光刻机 芯片生产要用到光刻机的原因是什么

1、光刻机（Mask Aligner）又名：掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系统等。常用的光刻机是掩膜对准光刻，所以叫 Mask Alignment System.

2、因为芯片远比这小得多，动不动就是nm的，这些最小也就是μm级别，那么到底是什么刻刀能做到这么精细。所以就想到了，用光线在芯片上刻，就是光刻机。

3、Photolithography（光刻）意思是用光来制作一个图形（工艺）；在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移光刻胶上的过程将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。形象的来说光刻机就是个“投影仪”，把我们想要的图案投影到芯片上。

为什么光刻机如此重要？

总结下来，主要有以下几点：

1、技术上壁垒高。

ASML总裁Peter Wennink也在媒体上方言：高端的EUV光刻机永远不可能（被中国）模仿。

“因为我们是系统集成商，我们将数百家公司的技术整合在一起，为客户服务。这种机器有80000个零件，其中许多零件非常复杂。以蔡司公司为例，为我们生产镜头，各种反光镜和其他光学部件，世界上没有一家公司能模仿他们。此外，我们的机器完全装有传感器，一旦检测到有异常情况发生，Veldhoven总部就会响起警报。”

2、长周期投入。

光刻机是典型到极致的高风险、高投入的赛道，前期的投入很高收益很慢，有时候身体要贴钱投入。从ASML的研发投入基本达到15%以上，有时候全年负增长也是常态。

据一位在ASML工作的知乎作者@俗不可耐透露：“ASML的EUV光刻机才真正开始盈利”，而ASML在这项技术上投入的时间是27年。试问有多少企业可以做到。

3、更换供应商成本太高。

买到一台机器和用好机器是两码事。ASML极紫外（EUV）光刻机每台售价达到1.2亿美元，重达180吨，零件超过10万个，运输时能装满40个集装箱，安装调试时间超过一年。除此之外，磨合与提高良率都需要时间堆砌，只要没有大的技术变革，厂商们不可能轻易放弃ASML当其他厂商的小白鼠的。

台积电（占据全球晶圆代工的大半壁江山）、三星、英特尔、格罗方德包括国内的中芯国际都是ASML的客户，其中三星、英特尔、格罗方德还是ASML的股东，三大巨头转投其他家的可能不大。

光刻机之所以重要，在于它是实现摩尔定律的基础：

摩尔定律指出集成电路上能被集成的晶体管数目，将会以每18个月翻一番的速度稳定增长。可以把晶圆的整体构造想象成在微观世界构建大楼，如果想让整个建筑有更多的小房间可以容下晶体管，这就要求房屋的整体框架要精细再精细。反映到光刻机上就意味着它投射到晶圆上的尺寸越小。

EUV光刻机代表了大厂在先进制程方面的领先性，目前只有荷兰ASML一家能够提供可供量产用的EUV光刻机。各大Foundry厂和IDM厂在7nm以下的最高端工艺上都会采用EUV光刻机，客户以英特尔、台积电、三星、SK海力士为主。

ASML在2019年出售了26台极紫外线(EUV)光刻设备，大概一半供给了台积电。

光刻机为什么这么重要？

当地时间8月6日，华为孟晚舟案已经结束引渡的“程序滥用”分支辩论，其实无论怎么样，只要华为不低头，放弃在5G方面的领先地位，美国就不会善罢甘休，我相信任正非先生也有这个准备，肯定会在别的方面有打算。

美国在5G方面对中国的打压，已经无所不用其极，前些时日，组织荷兰阿斯麦（AMSL）公司向中国出口EUV光刻机，也就是说，美国已经在两个方面对中国的5G进行打压，一是通过扣押孟晚舟来威胁华为放弃5G技术或者交出相关资料。另一方面，通过阻止中国获得加工工具，阻止中国在芯片制造技术上的进步。

科技 是解放和发展生产力，创造价值的极其重要的手段，甚至已经能引领未来的经济活动。为了利益，美国已经不再遮掩，连遮羞布都不要了。

5G技术咱们不多谈，聊一下光刻机到底是什么？

首先 了解一下什么是芯片？

芯片是一种微型的集成电路（integrated circuit）。就是在半导体晶片上把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连在一起。

芯片很小，要是把元件做得很小然后组装在晶片上，微操作难度太大。因此，现在芯片使用的都是光刻工艺，是一种光学、化学工艺领域的技术。 光刻工艺包括硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀等工序。其中，如何精准曝光，关系到芯片刻蚀精确度，即关系到芯片的成功率。

芯片制作曝光需要紫外光源。而要做到纳米级的控制，需要极紫外光（EUV）。因此，现在芯片制作加工需要的光刻机，也叫极紫外光刻机（简称EUV）。

ASML是世界上最优秀的光刻机制造商，其光刻机精度最高能满足3nm芯片的生产需要，及其先进。这使得它几乎占据全球整个高端光刻机制造市场。

十四五规划中，国家下决心解决卡脖子技术，因此中国也在光刻机制造领域奋力追赶。目前从相关报道来看，中国武汉光电中心的研究已经突破9nm光刻技术，跟最高水平仍有较大的差距，不过由于是国家层面制定了战略规划，集中力量干这件大事，因此追上和超过应该是绝对有信心的。