造一台光刻机,有多难?

2024-05-07 19:47

1. 造一台光刻机,有多难?

生产一台光刻机比造原子D还难吗?答案是确实更难。你可能要问了,在那个一穷二白的年代,我们还能制造出原子D和氢D,把人造卫星送上天,但是现在 科技 这么发达,我们想要制造一台光刻机,为啥比原子D还难呢?
  
 你要知道啊,现在手机芯片中的晶体管数量达到上百亿个,比如华为2纳米的麒麟1020芯片,每平方毫米平均有一点七亿个晶体管,如果没有光刻机纳米级的加工技术,华为这块芯片根本就不可能生产出来。
  
 放眼望去,从全世界来看,能造原子弹的国家很多,但是高端的e u v 光客机现在能造出来的只有荷兰一家公司,主要原因有两点啊,第一个原因就是一台e u v 光刻机有十万个配套集结了全球顶级的 科技 ,如果单单只靠一个国家的技术储备,根本无法独立实现。二点原因啊,光刻机它毕竟只是一种工具,不像原子弹这种国之重器啊,我们可以不计成本,靠举国之力进行制造。
  
 其实呢光刻机咱们国家也不是没有啊,只是说它的水平跟国际水平还是有一定的差。但是我们也不能灰心,中国芯片也正在马不停蹄的努力。就连荷兰ASML的公司都说了,如果米国继续禁止出售光刻机给中国。那么只需要三年时间,中国就能研发出最为先进的光刻机。

造一台光刻机,有多难?

2. 光刻机到底有多难造?


3. 光刻机的制造为什么这么难?

首先,光刻机的透镜,光源技术难度大,研发要求历史和时间比较长。
其实光刻机的发展历史非常悠久,从90年代开始,发达国家就已经开始研究光刻机的相关技术。其中美国著名厂商asml负责研发,在硬件方面他们采用德国蔡司的透镜。并且其他的相关硬件都来自于其他高科技国家。所以说光刻机技术不仅仅是一个国家就能够研发出来的,它还需要全球不同的国家为其提供生产力和科技的支持。举一个简单的例子说明,美国生产的7纳米芯片,是利用光刻技术将数据集成到芯片上。并且在制作过程当中要非常严格地掌控光的大小。这远比制作一个普通的相机要难,因为相机只需要控制光圈,而光刻机不仅仅是要控制光的大小,还要能够利用光。
其次,光刻机的研发需要大量的资金支持,很多企业难以承担高昂的研发费用。
美国等发达国家研究光刻机,几乎每年都有超过90个亿的资金作为研发费用。到目前为止这些掌握光刻机技术的国家大约都花费了约4000亿元。并且目前光刻机市场的老大asml几乎可以说是整个光刻机技术的垄断者。他们每年投入的研发费用,几乎是某些世界500强企业的三个季度的收入。所以说对于我国很多中小企业来说,他们没有充足的资金去研发光刻机。并且加上目前市场已经存在一定的饱和,这些新研发的企业如果大量将产品投产到市场当中,无疑会使得竞争对手和自己两败俱伤。
最后,我国的光刻机技术刚起步,仍然面临着许多难题需要攻克。
从目前我国在相关行业发展历史分析,只有上海微电子装备和合肥芯硕半导体有限公司在研究光刻机方面取得了一定的进步。并且从目前来看,上海微电子装备已经能够研发出90纳米工艺的芯片。而另外一家公司能够研发出半导体直写的光刻机。并且已经能够实现最高200纳米的量产技术。

光刻机的制造为什么这么难?

4. 光刻机真的很难造吗?

总结下来,主要有以下几点:
1、技术上壁垒高。
ASML总裁Peter Wennink也在媒体上方言:高端的EUV光刻机永远不可能(被中国)模仿。
“因为我们是系统集成商,我们将数百家公司的技术整合在一起,为客户服务。这种机器有80000个零件,其中许多零件非常复杂。以蔡司公司为例,为我们生产镜头,各种反光镜和其他光学部件,世界上没有一家公司能模仿他们。此外,我们的机器完全装有传感器,一旦检测到有异常情况发生,Veldhoven总部就会响起警报。”
2、长周期投入。
光刻机是典型到极致的高风险、高投入的赛道,前期的投入很高收益很慢,有时候身体要贴钱投入。从ASML的研发投入基本达到15%以上,有时候全年负增长也是常态。
据一位在ASML工作的知乎作者@俗不可耐透露:“ASML的EUV光刻机才真正开始盈利”,而ASML在这项技术上投入的时间是27年。试问有多少企业可以做到。
3、更换供应商成本太高。
买到一台机器和用好机器是两码事。ASML极紫外(EUV)光刻机每台售价达到1.2亿美元,重达180吨,零件超过10万个,运输时能装满40个集装箱,安装调试时间超过一年。除此之外,磨合与提高良率都需要时间堆砌,只要没有大的技术变革,厂商们不可能轻易放弃ASML当其他厂商的小白鼠的。
台积电(占据全球晶圆代工的大半壁江山)、三星、英特尔、格罗方德包括国内的中芯国际都是ASML的客户,其中三星、英特尔、格罗方德还是ASML的股东,三大巨头转投其他家的可能不大。


光刻机之所以重要,在于它是实现摩尔定律的基础:
摩尔定律指出集成电路上能被集成的晶体管数目,将会以每18个月翻一番的速度稳定增长。可以把晶圆的整体构造想象成在微观世界构建大楼,如果想让整个建筑有更多的小房间可以容下晶体管,这就要求房屋的整体框架要精细再精细。反映到光刻机上就意味着它投射到晶圆上的尺寸越小。
EUV光刻机代表了大厂在先进制程方面的领先性,目前只有荷兰ASML一家能够提供可供量产用的EUV光刻机。各大Foundry厂和IDM厂在7nm以下的最高端工艺上都会采用EUV光刻机,客户以英特尔、台积电、三星、SK海力士为主。
ASML在2019年出售了26台极紫外线(EUV)光刻设备,大概一半供给了台积电。

5. 造一台光刻机到底有多困难呢?


造一台光刻机到底有多困难呢?

6. 光刻机制造到底多难?


7. 光刻机有多难造?


光刻机有多难造?

8. 光刻机为什么会比较难造?