关于光刻机的那些事 佚名 2018-05-17

近期美中贸易战,芯片的重要性已经很清楚了,为了维持互联网产业的繁荣,我国每年要花两千亿美元在芯片上,超过总进口的百分之十。(数据来源:国家统计局《中华人民共和国2017年国民经济和社会发展统计公报》)而要造一颗芯片,需要经过5000多道工序,其中光刻机,便是最重要的一环之一。不夸张地说,光刻机代表着精密仪器的最高水平之一。

和传统的人手、机床等原始工具不同,光刻机是使用光作为自己的“刀”来对结构进行加工的。光刻机的这把刀,可谓是既锋利又精密。就量产精度而言,第四代光刻机可以达到22纳米,第五代光刻机可以达到5纳米,而实验室里甚至可以实现1纳米!我们以22纳米为例,普通人的头发直径约80微米,是22纳米的3600多倍。完全可以围绕一根头发刻一副北京地图出来。

光刻过程的示意图

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实际上,光刻的原理不难,难还是主要难在光刻机的造上。光刻机的镜头、光源生产、机械结构,几万个小元件的调整与造,任何一点拿出来都是某个领域最强者的独门绝技。ASML(高端光刻机的垄断者)的总裁温彼得曾经说过,如果说,光刻机镜头有整个德国那么大,那么形变最大的地方,不能高过一公分。可见对于机器造来说,这种要求是多么的苛刻。

光刻机的原理图

全世界最高端的光刻机产自荷兰的ASML公司,它是世界最高端的光刻机生产者,也是唯一的生产者。它所生产的极紫外光刻机(EUV光刻机),可以前所未有地突破22纳米程限,被称为第五代光刻机。

AMSL生产的光刻机

我国在芯片领域落后国际良多,需要加速追赶。国内量产精度最高的光刻机也不过90纳米,实验室里也只能实现22纳米。不过,中国科学院长春光机所在极紫外光刻方面首次完成了32nm光刻机的研,在该方面迈出国内第一步,为未来的研究打下了良好的基础。

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