1月6日,路透社报导,美国政府为阻遏荷兰半导体巨子阿斯麦尔ASML公司向我国公司出口极紫外光刻机(EUV)设备,对荷兰政府广泛施压。
光刻机是啥?美国为啥不让荷兰把光刻机卖给我国?
这就要提到半导体职业最重要的芯片制作了。
芯片相当于核算机或许手机的大脑,咱们应该手机做的任何作业都要通过芯片来处理。比方打王者时,鲁班在屏幕上的运动轨道,需求芯片依据你的操作指令不断制作。一切杂乱的运算,最终都会把它分解成加法逻辑,晶体管只要0,1两种状况,加法逻辑最简略最快,其他运算都是通过ALU(算术逻辑运算单元)调用加法器来和谐作业完结核算。
芯片十几亿个晶体管一起运作,核算速度十分快。为了削减CPU的功耗和体积,每个晶体管现在的巨细都在纳米级。纳米有多小?只要咱们头发丝粗细的5千分之一。十几亿个纳米级其他小晶体管组合起来的CPU也不过是长宽1厘米左右巨细。
CPU的出产厂商怎样做的呢?
先提纯二氧化硅,也便是沙子,加热消融,变成高纯度的二氧化硅溶液,放在一个坩埚内,然后将一块很小的子晶放在坩埚中匀速转动,并且向上提拉,这样熔融的硅会沿着子晶向上长成一个圆柱体的硅锭,这便是单晶拉直法。有点像山公捞月亮相同,一个小猴(子晶)在最上面,往上提拉,后边的小山公就一个个拉着前一个小猴的屁股,从溶液里边往上成长,变成一串十分规整的硅锭。
圆柱体硅锭通过金刚线切开后,变成一片片很薄的圆形的硅片。这便是晶圆,现在晶圆干流的尺度在8英寸和12英寸,专门担任芯片加工的工厂也叫晶圆代工厂。
晶圆准备好,相当于芯片的底座做好了,可以开端往上面刻蚀芯片电路了。
第一步开端铺胶:把晶圆薄片通过粘结助剂(六甲基二硅胺烷)疏水化处理后,然后光刻胶泵送体系在晶圆中心精确的滴入精确体积的光刻胶,一起晶圆高速旋转,将滴入的光刻胶极端均匀的掩盖在晶圆外表。这样的一个进程中,晶圆转速,光刻胶用量,浓度,粘度都需求精确操控。
第二步量测:量测的进程是找平,尽管前面铺胶的进程现已十分平坦,可是在高工艺要求下,需求愈加完美的平面,因而需求扫描并探测出整片晶圆的光刻胶高度,并在后续曝光进程中进行焦距补偿。
第三光刻:将芯片电路描写进程一步步刻在不同的光罩上,光刻机的光线穿过光罩,照耀在晶圆上。被光罩隐瞒的光刻胶将维护衬底不被改动,而光罩镂空的当地,光刻机光线将穿过去照耀在光刻胶上,运用显影液后,溶解掉被照耀的区域,这样,光罩上的图形就显现出来。然后对衬底进行选择性的刻蚀或离子注入进程,一层电路就刻蚀在上面。
这种光刻进程需求重复屡次,每次会用不同光罩,一层层光刻,一层层注入,最终构成完好的芯片电路。后边还需求切开测验封装,芯片就可以正常的运用了。
因为晶体管只要纳米巨细,1纳米只要头发丝粗细的5千分之一,这要求光刻机精度十分高。比方在晶圆来回移动间隔大约10厘米,光刻机伺服定位方位要精确到几十纳米等级,这相当于从间隔1000公里的北京和上海之间来回移动,落点方位差错只要10厘米。并且如此高精度的移动,光刻机在零点秒就可以完结。
光刻机的激光光源操控也是十分困难的,要求波长十分短,波长越短光刻的刀锋越尖利,可以用于刻蚀的特征尺度就越小,刻蚀进程对精度的操控越好。ASML最新的光刻机(EUV),用的是波长很短的13.5纳米的极紫外光。
光刻机集中了光学,数学,流体力学,高分子物理与化学,精细仪器,自动化等多个学科的精华,为了完结完美的光刻工艺,工程师简直把人类理工科才智的精华悉数用上了。所以,光刻机毫无疑问是人类工业最高科技含量的代表。
光刻机里边有十几万个超精细零部件,分量高达200吨。因为技能难度大,研制资金投入巨大,荷兰的ASML约请美,德,日,韩出资,出资了几十亿欧元,花费几十年时刻才一起研制成功。比方ASML的透镜来自德国的蔡司,光源是美国Cymer,ASML完结拼装,价格贵重,一台光刻机价格一亿美元,每年只出产20台左右。
荷兰的ASML光刻机现在可以做到3纳米工艺,而我国技能最好的我国微电子光刻机只能做到90纳米工艺,距离仍是很大。这也是美国一向阻遏荷兰,不愿意把光刻机卖给我国的重要原因。
之前有网友评论,我国是航空发动机和国外最高水平比方美国F-135发动机距离大,仍是光刻机和ASML距离大?毫无疑问是后者。我国的最新的航空发动机太行涡扇10,配备在第五代战机歼20上,功能仍是不错,最多和美国的F-135差一代。可是我国光刻机和ASML距离就大了,至少差2代到3代。工艺极端杂乱,造价贵重的光刻机是半导体职业的中心,没有光刻机,高精度芯片没有办法出产。华为海思可以自主规划麒麟芯片,可是规划好了必需要送到台积电晶圆厂代工,自己无法出产。
一旦台积电中止为华为代工,没有高端光刻机技能,咱们的高端芯片就会完全断货,关于我国半导体职业便是摧毁性的冲击。现在,我国在赶紧光刻机的研制,我国半导体职业加油!