光刻机是个什么玩意？

浪起激光2020-06-16109000

我们都知道华为的芯片大多由台积电代工，但是台积电的芯片生产机器——光刻机——产权和美国有着莫大的关系，即是说台积电很有可能迫于美国的压力断供华为芯片，而华为来自日本的芯片也极可能与美国有所关联。

有人就问了，光刻机是个什么玩意？为什么它这么重要我们不能自己造？

《中科院之声》一篇文章曾如此介绍光刻机：后工业时代包括现在的工业3.0、工业4.0，都以芯片为基础，光刻机作为制造芯片的工具，就相当于工业时代的机床，前工业时代的人手。

据了解，自集成电路诞生之后，单个芯片上集成的元件数量不断增多，随着技术的进步，成千上万的元器件和导线经过一系列工艺被“雕刻”在硅片上，完成这些“雕刻”步骤的工具就是半导体设备，其中最重要的就是光刻机。

光刻机是芯片制造的核心设备，在加工芯片的过程中，光刻机通过一系列的光源能量以及形状控制手段，将光束透射过画着线路图的掩模，经物镜补偿各种光学误差，将线路图层比例缩小后映射到硅片上，然后使用化学方法显影，得到刻在硅片上的电路图。简单地说就是在极小的晶圆上画电路，刻画的电路越多，计算能力就越强，现代芯片性能的不断提升，根源就在于芯片光刻技术的不断进步。现在最先进的EUV光刻机的“雕刻精度”已达7nm，精度相当于一根头发的万分之一。要达到这样的雕刻精度，在雕刻的过程中，晶圆需要被快速移动，每次移动10厘米，但误差必须被控制在纳米级别。为了达到这种精度效果，目前世界上最先进的光刻机上有超过10万个零件，要知道，汽车上的零部件也不过5000个。光刻机被誉为“世界半导体工业皇冠上的明珠，是当今人类现代工业文明和智慧的结晶”丝毫不为过。

荷兰的ASML是当今世界光刻机市场上的绝对霸主，市占率超过70％。Canon和Nikon的市场份额还不断被挤压，尤其是在主流的逻辑芯片加工领域，Canon和Nikon完全无力和ASML竞争，7nm以下制程的光刻机只有ASML能制造。

真正奠定ASML霸主地位的是13.5nm波长EUV（极紫外光）光刻机的研发，由于其技术难度高，可谓是欧洲和美国的最先进技术的集大成者，2019年，全球数家巨头合资历时20年研发的EUV光刻机终于应用于产线，它的诞生将大幅缩减 7nm和5nm制程的工艺步骤。每台售价超过1亿美元。

光刻机制造难度之大，研发耗时、耗资之巨，可想而知。最令人望而兴叹的是，在制造光刻机这件事上，不存在弯道超车的可能。

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