原子弹都搞出来了，为何我国搞不定芯片，制造芯片到底有多难？
手机电脑是我们每天都在使用的东西
而他们中最重要的零件便是处理器
然而随着华为被打压
我国芯片竟一夜之间处于断供的危机之中
而我们能造出飞机航母甚至空间站
为什么就是搞不定一块指甲盖大小的芯片呢
这其中究竟要付出怎样的代价
有多少难题在阻挠我们
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首先让我们来看一个真实的故事
陈进1991年毕业于同济大学
后在1997年获得德州大学奥斯汀分校计算机工程硕士与博士学位
然后他先后来到了美国IBM公司和摩托摩拉公司
担任高级主任工程师和芯片设计经理等职位
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2001年陈进辞去工作回到中国
并在上海交通大学出任上海交通大学芯片与系统研究中心主任
开始主持研发中国第一个芯片 汉芯一号
本来在预想中研发应该会持续很久
因为毕竟我们和西方技术差距很大
然而仅在两年后的2月份
陈进便在上海召开了发布会
宣布汉芯一号研发成功
而且他还声称采用国际先进的0.18微米半导体工艺设计
在只有手指指甲一半大小的一个集成块上有250万个器件
而且具有32位运算处理内核
每秒钟可以进行2亿次运算
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而后来经过多名院士组成的
“863计划”集成电路专项小组组成的鉴定专家组鉴定
陈进手中的芯片的的确确达到了他所说的指标
消息一出举国震动
因为这意味着我国不但突破了技术封锁
甚至还赶超了西方
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因此一夜之间陈进便被授予各种荣誉和头衔
比如上海市科委授予其上海市科技创业领军人物和长江学者称号
上海交大微电子学院院长和上海硅知识产权交易中心CEO等
可以说此时此刻陈进身上寄托着全国人民的期待
然而在2006年1月17日
清华大学的bbs论坛上出现了一个神秘帖子
里面宣称陈进的汉芯一号纯属伪造
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随后媒体很快根据举报人提供的线索找到了真相
原来陈进的芯片根本不是他自己研发的
而是委托他在美国的弟弟向摩托摩拉公司采购的
至于芯片上的标识则是他雇佣民工用砂纸打磨掉再替换后形成的
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而随着事情越闹越大
2006年1月28日 ， 科技部、教育部和上海市政府成立专家调查组并开始工作
经过两个月的调查后宣布陈进造假事件属实
至此我国自研芯片遭受了重大损失
但这也从侧面反映出芯片制造难度之高
甚至让专业人士都束手无策
最后走上了造假的道路
下面我们就来简单讲一下芯片制造究竟难在哪里
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首先只要提到芯片
就不得不提起荷兰阿斯麦尔公司
该公司是世界上最大的芯片设计和设备制造商
我们熟知的华为手机中所使用的海思麒麟芯片
便是华为从阿斯麦尔公司购买架构后重新设计改进而成
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而用来制造芯片的设备便是我们熟知的光刻机
今天我们要说的便是当今最先进的极紫外光刻机简称EUV光刻机
而当今世界上唯一能制造它的公司便是阿斯麦尔
其市场份额占有率是百分之一百
也就是说没有任何竞争对手且垄断经营
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而造成这种局面的原因便是其众多技术的整合难度
和众多零部件生产的高要求
就拿EUV光刻机来讲
构成它的零部件有十万个之多
其中包括了镜片 系统还有光源等等
而根据这张表中罗列的主要零部件供应商
我们可以看见其中的企业无一不是该领域的龙头
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比如生产反射镜片的德国蔡司公司
其为EUV光刻机生产的镜片
要求误差值极小
小到什么程度呢
假如镜片有地球这么大
那么他们允许的误差就是掉在镜片上的两根头发丝
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除此之外它所反射的极紫外光是一种极易被其他物质吸收的光源
就连空气都能轻易吸收它
而极紫外光每经过一次折射都将被削弱30%
这就使得镜片必须有极高的透光性来减少光线的减弱
但就是这样的镜片
竟然需要纯手工打磨
说完镜片再来看看EUV光刻机的极紫外光源
从这张图我们可以看见
作为第五代光刻机的EUV光刻机比起之前的四代
各项数值都实现了极大超越
特别是波长从193一下拉到13.5
而波长越短光线散射就越小
这意味着EUV光刻机能实现更小制程芯片的生产
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为此他们发明了一种通过光线每秒5万次轰击滴落的液态金属
从而成功制造极紫外光
其过程便是当前你看见的画面
如果非要举例的话
那就是你要用针在一秒内给从空中落下的一粒米戳五万个孔
看完这两个例子
相信你已经对光刻机的生产难度有所理解
但俗话说事在人为
我国芯片技术发展落后除了技术上的困难外
便是西方对我们的封锁
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就阿斯麦尔公司而言
它的股东都是诸如英特尔 三星等企业
其背后的资本也都是美国资本
因此当美国对华为下达禁令时
阿斯麦尔公司也不得不停止供应
甚至还连带着使用它技术的公司也一起行动起来
比如台积电等企业
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但大家不要因此感到失望
我国其实早在2006年就发布了
《国家中长期科学和技术发展规划纲要》
确定了核心电子器件、高端通用芯片及基础软件
极大规模集成电路制造技术及成套工艺 新一代宽带无线移动通信
高档数控机床与基础制造技术 大型油气田及煤层气开发
大型先进压水堆及高温气冷堆核电站 水体污染控制与治理
转基因生物新品种培育 重大新药创制
艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治 大型飞机
高分辨率对地观测系统 载人航天与探月工程等16个重大专项
而涉及芯片制造加工的相关技术被放到了第一和第二的位置
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如果我们如今再看这个计划表就能发现
里面许多计划已经成功实现了
比如大型飞机的运20 载人航天与探月工程等
而对于芯片
则有中科院牵头
联合哈尔滨工业大学 中芯国际 上海微电所 长春光机所等
已经先后突破了光源 控制系统等技术
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虽然现在差距依旧巨大
但相信在国家和科学家一同努力下
我们终究还能像当年研制两弹一星那样
【原子弹都搞出来了，为何我国搞不定芯片，制造芯片到底有多难？】再次让世界刮目相看
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