按照我们目前国家的技术,造一台全球先进的光刻机需要多少年?
【有全球高端配件组装的话光刻机设计工艺相差10年 , 被封锁状态下自主研发配件的或达50年】
很多网友觉得我们光刻机的生产技术和国内只是相差10年 , 但这只是相对在整体的设计上面 , 想要制作出全球先进的光刻机 , 就必须要拥全球先进的配件 。光荷兰ASML的7nm高端光刻机官方爆出就需要10万个零部件 , 并且90%都是进口来自世界60多个多家的尖端科技 , 是集成了全球人民的智慧才生产出来的 。
光刻机的结构一个完整的光刻机是需要测量台、曝光台:承载硅片的工作台 , 也就是本次所说的双工作台如下配件组成的:
光束矫正器:矫正光束照射的方向 , 让激光束尽量平行 , 保证精确度 。能量控制器:控制最终照射到硅片上的能量 , 曝光过大不足会严重影响成像质量 。光束形状设置:设置光束的不同形状 , 不同的光束状态有不同的光学特性 。遮光器:在不需要曝光的时候 , 阻止光束照射到硅片 。能量探测器:检测并反馈光束照射是否正常 , 以便给能量控制器进行调整 。掩模版:在内部刻着线路设计图的玻璃板 , 一块就要数十万美元 。掩膜台:承载掩模版运动的设备 , 运动控制精度是nm级的 。物镜:物镜由20多块镜片组成 , 主要作用是把掩膜版上的电路图按比例缩小 , 最后通过激光映射在硅片上 , 物镜还需要补偿各种光学误差 , 技术难度非常大 。目前ASML采用的是蔡司纯手工打造的镜头 , 6 名顶级技工一年只能磨出 10 套 i 线光刻镜头 。硅片:用硅晶切割打磨后制成的晶圆片 。硅片有多种尺寸 , 尺寸越大 , 产率越高 。内部封闭框架、减振器:将工作台与外部环境隔离 , 保持水平 , 减少外界振动干扰 , 并维持稳定的温度、压力 。
文章插图
阿斯麦EUV光刻机
顶尖的光刻机 , 核心部件很花钱一辆汽车大概是5000个零件 , 世界上最先进的光刻机上有10w个零件 , 就安装都要花上好几个月 。
有人这样形容光刻机:这是一种集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物 。
文章插图
光刻机上辅助核心部件:
测量台、曝光台、光束矫正器、光束形状设置器、遮光器、内部封闭框架、减振器 。
其它的不知道 , 也并非行业从业人员 , 据说光刻机上的工作台上的某个托盘上的弹簧 , 只能一个人一次性不停地去操作安装 , 装一个要18个小时 , 休息3天 , 而这个工作岗位的年薪差不多100万 。
文章插图
光刻机最主要的核心部件有:
能量控制器、能量探测器、掩模板、掩膜台、 物镜 。
就一块掩模板 , 其内部是刻有线路设计图的玻璃板 , 贵的要数十万美元 。而普通光刻机的物镜是透镜 , 高端光刻机的物镜是反射镜 , 目前荷兰ASML的镜头都是采用了德国蔡司镜头 。
文章插图
光刻机镜头
ASML整整做了10年之后 , 才开始从EUV光刻机上开始赚钱
EUV光源 , 并不是ASML自己做出来的 , 而是来自美国公司Cymer 。
光刻机的“激光光源”不是光刻用光 , 而是由准分子激光激发的锡或氙等离子体发射 , 使其释放出13.5nm的辐射的极紫外光系统 , 这个过程每秒发生5万次 , 实现尺寸低于 10 纳米的结构制造 。目前Cymer也被ASML收购 , 相互成全 。
文章插图
就这么个东西 , 当年 , ASML在研制EUV光刻机时 , 因为光刻机烧钱就像烧钱 , 几次做不下去了想放弃 , 如果不是三星 , 英特尔、台积电纷纷拿几十亿美元出来支援 , 这才有了现在 7nm 的光刻机 。
就拿工资来说 , ASML公司有16000多名员工 , 这里面有6000多人是研发人员 , 从我国的北京大学官网发布的校园招聘信息可以知道 , 一名博士年薪:28-35万一年 , 硕士:20-25万/年 。荷兰人的人均工资是2万元 , 中国的人均工资在4000元 , 换算过来 , 发工资都得90亿 。
可以看得出来 , ASML能制造一台EUV光刻机 , 背后是整个西方国家的支援 , 无论是技术还是钱 。从另一方面说 , 光刻机也是人类技术皇冠上的明珠 ,
文章插图
但是 , 一台EUV光刻机售价高达 1.6亿美元 , 一年也只能生产几百台 , 占世界80%的全球市场份额 , 人家依然还在喊不赚钱 。而且 , 光刻机并不是做出来就可以投入生产赚钱的 。
可想而知 , 光刻机关键是能不能亏得起 。
顶尖的光刻机 , 市场需求并不大我们知道 , 根据著名的“摩尔定律”:集成电路的晶体管数量每隔 18 个月左右增加一倍 。导致半导体结构的尺寸越来越接近原子级 , 这才有了光刻机的出现 , 目的是为了实现 1 平方毫米装下 1 亿晶体管的集成密度 。
光刻机的工作原理就是把“紫外线”当刻刀 , 在晶圆表面进行雕刻 , 最先进的 EUV 光刻机可以做到的“雕刻精度”是7nm , 这相当于一根头发的万分之一 。
文章插图
但是 , 我们国家对于先进的光刻机 , 其实一直是持续坚持 。原因有二个方面:
一、先进光刻机的赚钱能力并不是特别突出 。
中芯国际买了一台EUV , 目前也只是用作科研 , 每年要撒大把的钱下去维护保养 , 并没有用来生产高精尖的芯片 。
因为 , 军事芯片很少用最先进的逻辑芯片 , 航天航空、国家安全等 , 也不需要太高的纳米制程工艺 , 所以这东西有军备竞赛关系不大 。
至于面向消费的电子产品行业 , 目前主要用的都是28nm以下的芯片制程 , 在网上卢克文说 , 也就是今年或者明年 , 国内28nm的光刻机将会面世 , 不知消息是否可靠 , 我们拭目以待 。
文章插图
也就是说 , 用于主流市场的光刻机 , 中国有28nm就够用了 , 至于7nm , 5nm , 3nm , 国家对于顶尖光刻机的研发制造并没有那么像“两弹一星”那样火烧眉毛、迫在眉睫 。只需持续投入 , 依靠国内市场经济 , 和目前国内的人才实力 , 以20年为周期 , 还是能够慢慢实现顶尖光刻机的制造 。
二、产业链连带能力不足
光刻机技术是难题 , 但是产业链的连带能力不足也是国内目前要攻克的难关 , 因为我们的工业基础太薄弱 。无论是工艺、装备、材料、设计我国涉及到整个行业的提升 , 毕竟我国是一个团结的内需国家 。
例如在检测设备领域 , 国内产业在该领域的发展几乎空白;在半导体材料方面 , 我国光刻胶、掩膜版、大硅片产品几乎都要依赖进口;在装备领域 , 世界舞台上几乎看不到中国装备的身影 。
文章插图
也就是说 , 就算我们有先进光刻机的设计图纸 , 给我们工具人 , 我们一样造不出来 。这就和我们做菜一样 , 给你一盘样菜 , 食材都准备好 , 你也炒不出一个味 。
而且就算你造一个一模一样的出来了 , 很可能还会面临着专利侵权 。这个东西不是手机 , 不是战斗机 , 更不是航母 , 仿造一个别人告不了你 , 光刻机用的一个原理 , 光是赔专利费都可以赔到倾家荡产 , 加上现在美霸权的技术封锁 。
所以 , 我们只能是技术革新 , 好在 , 中国想到了法子 。
高端光刻机不再必需清华大学的科研团队发现了一种新光源 , 明显优于现有EUV光刻机所用的光源 , 同时 , 中国科研团队传来喜讯 , 新型光量子芯片问世 。
中国科研人员在《科学进展》发文称:集国防科技大学、军事科学院、中山大学、北京量子信息科学研究院等中国科研机构的研究人员与多国科研人员合作 , 采用硅基集成光学技术 , 设计并研发出这款新型可编程光量子计算芯片 , 能够实现多粒子量子漫步的完全可编程动态模拟 。
新型光量子芯片技术采用微纳加工工艺 , 在单个芯片上集成大量光量子器件 , 用以实现光量子计算机大规模应用的有效途径 。和光刻机一样 , 都是一种应用于未来的芯片科技技术 。
文章插图
这种芯片一旦进入商用 , 7nm , 5nm等工艺的研究将失去意义 , 高端EUV光刻机也将掉下神话 , 我们也会告别卡脖子的境况 。那花大量的人力 , 物力 , 财力还去研发高端EUV光刻机有什么意义了 。
自力、更生、奋发、图强 , 这八个字对中国人来说 , 是深深地刻印在血液里 。中国从来不把外国当做对手 , 对手从来都是自己 , 证明自己有实力开发出高端EUV光刻机 , 证明中国人站起来了 。这才是意义 。
造一台先进的光刻机要多少年?对于中国要多少年造一台高端EUV光刻机在我看来 , 就是一个伪命题 。
因为 , 荷兰人也是人 , 这东西都是人做出来的 , 而中国人是全世界最聪明的人 。物理定律在荷兰和中国也是一样的 , 荷兰固然牛 , 但他们靠的是背后的力量 , 而我们从来都是靠自己站起来的 。
我不是口嗨 , 有新型光量子芯片技术 , 高端EUV光刻机只是一个非必要的时间问题 。
原因如下:
一、中国比荷兰富裕得多 。
中国经济是荷兰的17倍 , 韩国的9倍 。
二、中国的芯片制造够用 。
上海微电子装备公司(SMEE) , 做到了90nm , 这90nm的制程经足够驱动基础工业和商用 。就算美霸权要求全世界所有光刻机对我们停机 , 中国仍然有芯片可用 。更何况我们有一台28nm的光刻机将投入商业 。
文章插图
三、中国是科技强国 。
中国专利申请量相当于美国、日本和欧盟前五大国家专利申请量的总和 , 也是研究成果最多的国家 , 同时 , 中国在科技投入上也是世界第二 。
四、中国是创新强国
中国有11所大学进入百强 , 拥有超过1000家人工智能公司 , 仅次于美国 , 位居世界第二 。北京有大约400个这样的公司 , 是世界上人工智能公司最密集的城市 。中国有149家独角兽企业 , 在全球估值最高的100家独角兽企业中 , 有31家来自中国 。占全球总数的40% 。
综合以上因素 , 中国想要研发一台全球先进的光刻机 , 也许是10年 , 也许是5年 , 也许更短 。
文章插图
写在最后:研制出一台高端的光刻机 , 并不是一蹴而就的 , 需要的是不断探索的技术 , 需要下决心做好亏钱的准备 , 需要各行各业的人才能够团结一心 , 更需要我们普通人能够不要光喊爱国的空话 , 而是从基础做起 , 做好自己的事 , 拉小和他国的差距 , 实现科技强国的梦 。
引用求伯君做出国人引以为傲的WPS时说的一句话:“中国人不能没有自己的衣服 , 也不能没有自己的软件 。”
【按照我们目前国家的技术,造一台全球先进的光刻机需要多少年?】要知道 , 创新比追赶容易得多 , 也更能赢得尊重 。
推荐阅读
- 收腹机是什么?收腹机有用吗?
- 妇女节女性吃什么养生?妇女节女性吃什么好?
- 男性只吃素对身体好吗?男性只吃素好不好呢?
- 10岁男孩身高多高?10岁男孩身高应该是多少?
- 五大法宝帮助男性排烟毒
- 家居保健要点 扫除健康隐患
- 印度菜的用餐礼仪文化
- 突然洪水我们该如何自救互救
- 生活中隐藏的八大健康敌人
- 沙茶番茄炖牡蛎