高端光刻機比原子彈還稀有?能夠研製的少之又少,需攻克哪些難題

2022年10月02日10:08:12 資訊 1106

世界上有100多個國家和地區,能夠製造出原子彈的國家,才區區9個國家。

然而,全世界能夠製造光刻機的國家,只有個位數。可在高端光刻機(EUV)領域,全世界就只有荷蘭一個玩家成功研製出EUV光刻機。

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(荷蘭阿斯麥公司研製的EUV光刻機)

難道高端光刻機的研製難度真的比原子彈還難嗎?

事實上,原子彈和光刻機分屬兩個不同行業,不具有可比性。

不過,我們不能夠忽略一個事實,那就是能夠研製高端光刻機的國家確實比能研製出原子彈的國家少很多。

二 高端光刻機為什麼這麼難研製呢?

其實主要在於高端光刻機集結了物理學、光學和化學等一系列綜合技術的研發與應用,它的研製難度非常大。

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(光刻機巨頭——ASML

咱們以荷蘭ASML(阿斯麥)公司為例,它們研製的EUV光刻機只有20%左右的專利和設備是由它們公司提供,像光刻膠和鏡片等一些東西就需要其他公司提供。與其說EUV光刻機是荷蘭ASML公司研製的,倒不如說是西方國家一起研製的EUV光刻機。

光刻機研製的難度主要集中在以下幾點:

其一,光源難題

光刻機,顧名思義,就是利用光來硅片上雕刻電路,從而達到人們所需的芯片。

而這種光可不是咱們平時見到的那種太陽光。而是一種紫外線,不同級別的光刻機所使用的光源也不一樣。

DUV光刻機主要使用的是短波紫外線;

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(EUV光刻機出現之前,人們使用長達幾十年的DUV光刻機來雕刻芯片)

EUV光刻機主要使用的是極紫外線

ASML生產的EUV光刻機主要使用的是美國一家公司提供的極紫外線光源。極紫外線是由短波紫外線經歷多重反射才到達。

一個穩定且持續輸出的極紫外線光源是高端光刻機生產芯片的重中之重。

如果沒有穩定的光源,那麼所生產的芯片良品率將會大打折扣,這樣不僅增加了生產芯片的成本,甚至還影響芯片的性能,更影響企業的生產效益。

其二,光刻機的反射鏡片。

EUV光刻機主要使用的是國際老牌光學巨頭蔡司公司研製的光學反射鏡片。據說蔡司公司生產的高端光學鏡頭,就連哈蘇和徠卡這些光學巨頭都難以企及。

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(據說,蔡司是唯一可以研製EUV光刻機光學反射鏡片的公司)

光學反射鏡片在EUV光刻機中佔據重要地位,就是把母版上的電路圖按照一定的比例精雕在硅片上,這是製造芯片的關鍵步驟之一。

如果沒有做工精良的反射鏡片,哪怕是有穩定的極紫外線光源,也難以精雕出芯片。

其三,EUV光刻膠。

EUV光刻膠可以說是光刻機中最不起眼的東西。它在整個EUV光刻機中所佔據的比重並不高,但是誰要是小瞧光刻膠,那麼絕對要吃大虧。

可以說,光刻膠在芯片中所佔據的地位甚至不比光源或反射鏡低。

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只因缺少了光刻膠,EUV光刻機就難以精雕出高端芯片。或者說大

概出來雕刻出殘次品。

目前日本在光刻膠領域佔據龍頭地位,其中JSR公司、東京應化、富士膠片住友化學等公司佔據的比重最多,富士膠片和住友化學還可以生產EUV光刻機專用的光刻膠。

除了以上幾個難題以外,還有光刻機的操作台和超乾淨的工作場所等問題,只有解決了這些難題才有機會製造出高端光刻機。

三 中國有能力自己研製光刻機

ASML公司的CEO曾經非常傲慢地告訴全世界,哪怕是把光刻機地圖紙送給中國,中國也造不出來。

中國有句古語:騎驢看唱本,走着瞧。

靜待他們自己打自己臉的那一刻兒。

不曾想,打臉來的太快了。

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2020年,ASML公司的某位高管宣布要向中國出售不需要美國許可的DUV光刻機。

ASML出售DUV光刻機的目的非常明確。

其一,作為商人必須要出售光刻機來賺取高額利潤,並且自己研發下一代光刻機提供資金保障。畢竟DUV光刻機性能相對於EUV光刻機差了不少,賣一些也無所謂。

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其二,打壓國內研製光刻機的生產廠商。

雖然現在我國可以研製出國產DUV光刻機,但是與ASML生產的光刻機相比沒有任何優勢,尤其是單價方面要高出不少。

一旦ASML向中國傾銷DUV光刻機,那麼無疑會讓原本脆弱的國內光刻機生產廠商雪上加霜,甚至有可能直接毀掉中國的光刻機生產企業。

不得不說,ASML真的非常狠毒。

然而,我們從這件事情可以看出外國人不僅忌憚我國集中力量辦大事的態度,還想要通過卑鄙手段抹殺掉中國自己研製光刻機的能力,好讓他們想着賺錢就怎麼賺錢。

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另外,日本JSR公司CEO曾經揚言:哪怕是給中國一份光刻膠的配方,也難以實現量產高純度和高精度的EUV光刻膠。

不得不說他們真的非常傲慢。

不過,越傲慢的人,越容易被打臉。

我國不少化學公司布局光刻膠領域,有的化學公司已經攻克了光刻膠的一些專利,甚至研製出了適合EUV光刻機使用的EUV光刻膠,直接打破了日本在這一領域的壟斷。

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(國產光刻膠雖然實現了從無到有的突破,但是市場佔有率一直比較低,尤其是高端光刻膠市場,幾乎看不到中國光刻膠的身影)

現在我國在光學系統、物鏡系統、雙操作台、控制系統和光刻膠領域都有布局。

雖然這些領域有的已經取得了突破性進展,有的暫時還沒有取得突破性的進展,但是憑藉著中國人智慧和能力,製造出高端光刻機只是時間早晚的問題。

一旦中國成功研製出高端EUV光刻機,那麼不僅對ASML來說,是個壞消息。要是國產高端EUV光刻機,可以大量生產,那麼無疑會把EUV光刻機的價格干到白菜價。

另外,中國幾乎不用懼怕美國為首的西方國家在芯片領域對我國的打壓。

大家期待中國成功研製出EUV光刻機嗎?

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