问题

ASML的光刻机和氢弹哪一个更难搞?

回答
这个问题很有意思,把两个看似风马牛不相及的事物放在一起比较,但恰恰能引出一些关于科技、工业、国家战略等方面的深层思考。咱们就掰开了揉碎了聊聊,看看 ASML 的光刻机和氢弹,到底哪个“更难搞”。

要说哪个更难搞,这得看从什么角度来衡量了。

先说 ASML 的光刻机:

ASML 的光刻机,尤其是 EUV(极紫外光)光刻机,那是现代半导体制造业的皇冠上的明珠。搞懂它有多难,咱们得从几个维度看:

技术壁垒:
光源技术: EUV 光刻用的光不是我们日常见到的光,而是波长只有 13.5 纳米的极紫外光。这种光很“娇气”,在空气中会被吸收,所以整个光路都必须在真空环境下运行。而产生这种光,ASML 用的是“激光等离子体光源”(LPP)。简单说,就是用高能的二氧化碳激光,不断击打微小的锡滴,瞬间产生等离子体,再从中提取出 13.5 纳米的 EUV 光。这每一步都充满了挑战:激光的精度、锡滴的大小和稳定性、等离子体的控制、能量转化效率……随便一个环节出问题,光都出不来或者质量不够。
反射镜技术: 普通的透镜在 EUV 光下会吸收大部分光线,所以 EUV 光刻机只能用反射镜。这些反射镜不是简单的玻璃镜子,而是由几十层甚至上百层超高精度、超光滑的钼硅多层膜交替构成。每一层的厚度误差都不能超过原子级别,而且要保证反射率和光学性能。这种镜子,全球能生产到这个水平的,掰着手指头都能数过来,而且价格也是天价。
光学系统设计: 把这些精密到难以置信的反射镜组合起来,还要在真空环境下精确对准,并能稳定地将图案投射到硅片上,这需要极其复杂的光学设计和制造能力。整个光学系统就像一个精密到毫秒级的宇宙望远镜,但却要在一个几平方米的机器里实现。
其他系统: 除了核心的光学系统,还有超高精度的硅片输送系统、定位系统、检测系统,所有这些都需要达到前所未有的精度。

制造和组装难度:
零部件精度: 光刻机有成千上万个零件,其中绝大部分的加工精度都要求达到纳米级别。这种精度要求,已经远远超出了我们日常理解的“精密”。
洁净度: 在组装过程中,对环境的洁净度要求极高,比手术室还要苛刻无数倍。哪怕是一粒微小的尘埃,都可能毁掉整台机器。
集成和调试: 把这么多顶尖技术、精密零件集成在一起,还要让它们协同工作,这本身就是一项巨大的工程。调试过程更是漫长而痛苦,需要无数次的测试和优化。

供应链依赖:
ASML 的光刻机并非一个公司能独立完成的。它背后是一个极其庞大和精密的全球供应链。比如,德国蔡司(Zeiss)提供关键的反射镜和光学组件,日本的佳能(Canon)和尼康(Nikon)虽然在 EUV 上不占主导,但在传统光刻机上有贡献,还有其他许多国家和地区的供应商提供各种高精度零部件。这种高度依赖外部供应链的模式,一方面是技术分工的必然,另一方面也意味着任何一个关键环节的断裂,都可能让整个生产链条停摆。

成本和维护:
一台 EUV 光刻机的价格高达数亿美元,而且运行和维护成本也极其高昂。需要专门的工程师团队和复杂的维护流程。

再来看氢弹:

氢弹,也叫热核武器,是比原子弹威力更大的核武器。它的原理是利用原子弹爆炸产生的瞬间高温高压,来引发氘、氚等轻原子核的聚变反应,释放出巨大的能量。搞懂它有多难,也从几个维度来看:

科学原理的复杂性:
核物理: 氢弹的设计涉及复杂的核物理知识,包括裂变反应(用于引发聚变)、聚变反应的条件(温度、密度、时间)、以及核材料的性质和链式反应的控制。
等离子体物理: 聚变反应发生在极高温度的等离子体状态下,对等离子体的形成、约束和能量释放的精确理解至关重要。
中子学: 控制中子在武器内部的传播和相互作用,对整个爆炸过程的效率和设计起到关键作用。

工程实现和材料科学:
两级设计(TellerUlam构型): 大多数氢弹采用两级设计。第一级是原子弹(裂变弹),作为“初级”;第二级是包含聚变燃料(如氘化锂)的“次级”。原子弹爆炸产生的 X 射线被导向次级,通过辐射压力压缩次级中的聚变材料,达到聚变所需的条件。这种“辐射内爆”的设计非常精巧。
核材料: 需要获取和处理铀235、钚239(用于原子弹)以及氘、氚(用于聚变)等核材料。其中,氚是一种放射性同位素,半衰期较短,需要通过锂6(锂的同位素)在中子轰击下产生。这涉及到核反应堆技术、铀浓缩技术、钚生产技术以及聚变燃料的制备和储存技术。
精密工程: 武器的各个部件,包括引爆装置、内部结构、隔热材料、聚变燃料封装等等,都需要极高的工程制造精度和可靠性。任何一个细节的偏差,都可能导致武器失效或威力不足。
模拟和测试: 由于氢弹的爆炸是毁灭性的,直接试验的成本极高且风险巨大。因此,在设计和制造过程中,需要依赖极其复杂的计算机模拟和科学计算来预测爆炸效果,并进行“地下核试验”等受控测试来验证设计。

国家能力和保密性:
工业基础: 制造氢弹需要强大的工业基础,包括核材料生产、精密机械制造、电子技术、化工等多个领域。
人才储备: 需要大量顶尖的物理学家、工程师和技术人员。
国家意志和资源: 氢弹的研发和制造是国家战略的体现,需要巨大的国家投入和长期的坚持。
极度的保密: 氢弹的设计和制造过程受到极其严格的保密。

那么,到底哪个更“难搞”?

咱们来总结一下:

ASML 光刻机: 难在“精益求精的工业制造能力”和“集成世界顶尖技术的能力”。它是尖端工业制造的集大成者,技术门槛体现在对零件精度、系统集成、良品率的极致追求上。它的难在于需要一个强大、分工协作、高度专业化的工业体系和供应链。

氢弹: 难在“掌握核心的科学原理并将其转化为可控的工程实践”以及“国家层面的战略能力和资源投入”。它的难在于对基础科学理论的深刻理解,以及将这些理论在极端条件下(如核爆炸)实现的工程能力。它更偏向于国家战略、科研攻关和基础工业的综合体现。

从“可复制性”和“商业化”的角度看:

ASML 光刻机: 虽然难度极高,但它是商业化产品。ASML 通过多年的积累和巨额的研发投入,将其技术成功商业化,并建立起全球性的客户群(主要是芯片制造商)。虽然存在技术封锁和出口管制,但其核心技术是公开的,只是制造和实现极难。

氢弹: 它是国家战略性武器,其设计和制造的核心技术是国家机密。虽然理论原理对科学家来说是公开的,但要将其转化为实际可用的武器,需要国家层面的强大实力和长期的保密研发。它的“难搞”还体现在其难以被模仿和复制,因为背后涉及的不仅仅是技术,更是国家体制、资源和保密能力。

所以,哪个更难搞?

如果从“技术本身的复杂程度和制造实现的难度”来说,两者都处在人类科技的顶端,难分伯仲,但侧重点不同。

光刻机难在极致的精密工程和系统集成,它需要将许多不同领域的顶尖技术在一个产品中完美结合,而且还要实现大规模的生产和销售。
氢弹难在对基础科学的深刻洞察和极端条件的驾驭,以及将这些能力转化为国家层面的战略威慑。

如果从“突破技术壁垒并将其商业化并形成全球性垄断的难度”来说,ASML 光刻机可能在某些方面更具挑战性,因为它需要克服的不仅仅是技术难题,还有市场竞争、供应链管理、以及应对各种国际政治因素。一个国家想要独立自主地研发并量产出和 ASML EUV 光刻机同等水平的产品,其难度是极其巨大的,需要跨越几十年的技术积累和巨额的持续投入。

而氢弹的研制,在特定历史时期(如冷战),许多大国都实现了这一目标,虽然难度也极高,但其路径更偏向于国家科研体系的集中攻关和资源调动。

总而言之,ASML 的光刻机就像是一座精美绝伦、自动化程度极高的超级钟表,制造出它的每一个零件、将其组装在一起并让它精准运行,需要人类工业能力的天花板级别的表现。而氢弹则更像是一头难以驯服的猛兽,掌握驾驭它的理论是一回事,真正能安全有效地控制它、让它按照你的意愿释放力量,是另一回事,而且每一次控制都伴随着巨大的风险和国家级的决心。

所以,说哪个更难搞,最终取决于你衡量“难搞”的标准是什么。但可以肯定的是,两者都代表了人类在各自领域所能达到的最尖端水平。

网友意见

user avatar

首先,没见过氢弹,不便对比;光刻装备方面简单而言:

光刻的原理,是通过在晶圆片上涂沫光刻胶/光阻剂(液态的光敏材料,主要是感光树脂材料),需要bake后干燥成胶膜,再把UV紫外光透过Mask(掩膜/光罩)照射到这个涂抹光刻胶的晶圆上(就是投影),掩膜上印着预先设计好的二维的IC电路通道图案;光刻过程中曝光在紫外光线下的光刻胶发生光化学反应变质了;完成这个曝光后,用配套的显影液通过化学方法泡洗去已经曝光的光刻胶(如碱性的TMAH显影溶液),光化学反应后,没有被UV照射的部分则不会被泡洗掉,因为未被UV曝光的光刻胶与显影液不发生反应,这个过程留下的二维平面的沟槽图案与mask上一致。烘干后,暴露出胶下面的材料,这部分材料再在氟化酸的刻蚀溶液或是惰性刻蚀气体下被刻蚀掉,因为光刻胶不会和酸液反应,这一步是把没有光刻胶覆盖的材料刻蚀掉,而有胶遮盖的部分不受影响,腐蚀溶解掉暴露出的晶圆部分,剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。这个蚀刻过程完成后,需要清除全部光刻胶,且去污去油泥,加入有机溶剂(弱酸弱碱性的去离子水),在超声机里振荡,类似眼镜店的洗眼镜机器。………当然了,这些工序还远未结束,还需要掺杂填充金属物质作为导线,......然后如上,需要反复再多做几层结构,做好并校验与掩模一致后,才能切割和封装。—— 【此外,光刻的下一道工序可以是刻蚀也可以是离子注入ion implantation;倘若在做离子注入时,有光刻胶保护的地方,离子束无法穿透光刻胶;在没有光刻胶的地方离子束才能被注入到衬底中实现掺杂。所以用在离子注入工艺的光刻胶也要能有效地阻挡离子束。集成电路前道制程中有许多光刻层之后的工艺是离子注入,这些就是离子注入光刻层,离子注入完成后,晶圆表面的光刻胶需要清除掉,清除离子注入后的光刻胶也是光刻工艺的大难点,要干净彻底去除衬底上的胶,同时尽量避免衬底损伤表面,特别是离子注入区域(即没有光刻胶的区域),又要避免对器件(如栅极的金属)造成伤害。】

中间所经过的每道工序,都是纳米级的精度,传统制造业无法与先进半导体制造的精密性相对比。

如下是三星为了提高良率而继续高投入昂贵的防护膜技术,避免丢掉高毛利的计算芯片客户。



如下转载一段金捷幡的文章《光刻机之战》:荷兰ASML是极紫外光光刻装备的领军企业,可以回看当年各种跨越193nm的技术方案,很多公司是左右下注的,只有英特尔坚定地选了EUV极紫外光,而且让它最终成为了现实。

光刻领域的先发优势明显,是赢家通吃的生态,新产品总是需要至少1-3年时间由前后道多家厂商通力磨合。别人比你早量产就比你多了时间去改善问题和提高良率。

光刻机就像印钞机,材料成本可以忽略不计,而时间就像金子一样珍贵。

EUV算是软X光,穿透物体时散射吸收都非常厉害,这使得光刻机需要非常非常强的光源,这个难度是巨大的。连空气都能吸收EUV,所以机器内部还得做成真空的。传统光刻用的很多透镜因为会吸收X光要换成反射镜,据说193nm的最新光刻机里镜头加起来就有一吨重,而这些技术都用不上了。由于光刻精度是几纳米,EUV对光的集中度要求极高,相当于拿个手电照到月球光斑不超过一枚硬币。反射要求的镜子要求长30cm起伏不到0.3nm,这相当于是北京到上海做根铁轨起伏不超过1毫米。

所以,EUV不仅是顶级科学成果,也是顶级折精密制造成就。

需要强调的是,在半导体制造中,光刻只是其中的一个环节,另外还有无数先进科技用于前后道工艺。

几篇参考:
ASML新一代EUV光刻机:造价1.5亿美元,公共汽车大小!
ASML CEO:中国不太可能独立自主研发出顶尖的光刻机
自制简易版光刻机,22岁小伙在车库里造出芯片
user avatar

ASML光刻机有DUV和EUV两种,我猜问主说的是EUV光刻机,也就是13.5nm光源的光刻技术。

这位大神已经把该技术的主要特点粗浅地给解释了一下,

当我们对比难或者容易的时候,一个重要的核心思想是我们到底在比较什么。到底是在技术层面进行比较,还是其他维度上进行比较。

如果仅仅比较技术,虽然我对氢弹不是很了解,但光刻机在技术上的难度不会比氢弹更高。依据是,所有有关光刻机研究的论文都是公开的!从1981年开始,相关研究的主要成果都见于主要的期刊杂志。至于氢弹,这个东西是无处查找资料的。

但是我们说难,并不是说EUV光刻机本身的技术有多么难,而是建立完整的产业链,造出可以商用的EUV光刻机,还能跟ASML公司手里抢到一些利润,这个事情的难度在我看来比造氢弹还要难。

总结一下就是,造出EUV光刻机不难,但是EUV光刻机还能用它赚钱很难!

所以问题的核心并非是造出来或者造不出来,而是能不能赚钱!

按照我们的常识,大家会觉得,造出了EUV光刻机怎么就不能赚钱呢?中国的市场那么大,为什么不能赚钱呢?

那么我可以从如下几个方面来谈一谈为什么造出了EUV光刻机也很难赚钱。

  1. 研制EUV光刻机需要先从实验室实现。这也就意味这从1981年到2019年数百篇主要的论文,上千个实验必须重新做一遍。这里需要消耗的人力和物力就十分惊人,最关键的在于,做这些实验完全是在重复别人的工作,所以没有什么创新性。我国现有的科研体系是唯文章是举的,没有创新性的实验几乎不可能发表高水平的论文,那么这些科研工作者如何评职称,申请经费,如何拿项目?而且涉及到EUV,等离子体,激光,所有的实验器材都很贵,动辄上百万,投入这些钱连篇像样的文章都发表不出去,这种傻事儿谁会去做?

因此我们国内为了发文章,放着已有ASML技术路线都不研究,非要标新立异:

  • 长春光机所用Nd:YAG激光辐照Xe稀有气体来产生13.5nm的EUV。
  • 上海光 机所开展了Nd:YAG激光辐照固体锡靶
  • 武汉光电国家 实验室完成了CO2 激光辐照固体锡靶产生EUV辐射的实验

只有华中科技大在老老实实地重复实现ASML现有的技术,不过目前也仅仅是在实验室里初步实现,距离商业化,工业化,道路还远得很。

2. ASML公司在研发EUV光刻机的时候得到了intel,三星和台积电的大量投资,再加上它自身DUV业务利润的支持,整整做了10年才开始从EUV光刻机上开始赚钱。这还是在完全没有竞争对手的前提下。就算中国能用5年把国内的EUV技术产业化,这五年投入巨大我们不说,成功后又如何从ASML公司抢夺市场?

3. ASML的EUV光刻机80%的部件不是自产,大量的部件来自欧美各个国家。每个主要的部件都涉及一条产业链,中国在主要技术上取得相应突破并不难,难得是所有的部件都做得比欧美要好。只要某些部件不够好,性能就会打折扣,那么竞争力何在?凭什么能够用它来赚钱?对了,大部分高科技部件都是对华禁售的。

4. 新的技术依然在演进中,很难说EUV光刻机就是光刻的终点,如果花费巨大投入用20年搞出了一样的光刻机,技术又革新了,那么这些投入不就打了水漂?没有人说得清楚,下一个技术是什么,是不是需要相同的技术储备。但以过往的经验来看,EUV光刻机可以盈利的窗口期也就20到30年,错过了这个窗口期也就谈不上用它赚钱了。

5. EUV光刻机并非是硬需求,没有这种光刻机并不会让中国生死存亡,所以国家不惜一切代价把它造出来的动力比造氢弹要小得多。没有这种决心,和投入,想造出可商用的,能赚钱的EUV光刻机千难万难。

综上所述,技术层面上来讲,造出一台EUV光刻机比造氢弹要容易,可是要造出能赚钱的EUV光刻机等于是要成体系,成建制地砸了发达国家吃饭的饭碗,这个难度还是非常大的!它需要的不是一两个天才,甚至不是一两个顶级团队,而是国家整体的力量。

user avatar

问题并不准确。

如果是讨论原型的话,氢弹应该是比光刻机要高的,实验,场地,人员都需要很多成本。光刻机如果是做出基本原型的话应该比氢弹要容易。尤其是如果考虑到原材料和政治因素的话。

但是原型诞生之后,发展方向不太一样。光刻机要往精度方面发展,氢弹可能会往吨量方面发展。这个时候光刻机的难度飙升比例要比氢弹高的多。每让光刻机的精度高一些,都有太多的问题。氢弹提升爆炸程度要容易很多。

如果从使用目的的角度来看,这种差别就更大了。光刻机是要商业使用的,要去考虑市场,需求,成本等等方面。氢弹这种东西现在又没有人真的去用的,只用来做威慑的话,原型就已经够了。

所以从现实的角度来看,光刻机要比氢弹难很多。

类似的话题

  • 回答
    这个问题很有意思,把两个看似风马牛不相及的事物放在一起比较,但恰恰能引出一些关于科技、工业、国家战略等方面的深层思考。咱们就掰开了揉碎了聊聊,看看 ASML 的光刻机和氢弹,到底哪个“更难搞”。要说哪个更难搞,这得看从什么角度来衡量了。先说 ASML 的光刻机: ASML 的光刻机,尤其是 EUV(.............
  • 回答
    这个问题触及了半导体制造最核心、也最微妙的环节——光刻机的精妙工艺与芯片性能之间的复杂关系。同样是ASML最先进的光刻机,即使理论上是在同一制程节点下生产,最终出厂的芯片性能也会出现差异,这并非什么神秘现象,而是由一系列物理、化学、工程和材料因素共同作用的结果。咱们可以从几个关键层面来剖析:1. 光.............
  • 回答
    英特尔的酷睿 i 系列处理器,以及它们的前辈奔腾系列,其制造过程确实与 ASML 的光刻机息息相关。你可以理解为,ASML 的光刻机是制造这些先进芯片的“大脑”或“眼睛”,没有它,英特尔就无法生产出我们今天熟悉的这些高性能处理器。首先,我们来聊聊 ASML 的光刻机,尤其是 EUL(极紫外光刻)和 .............
  • 回答
    要回答这个问题,咱们得好好聊聊ASML和卡尔蔡司这两家公司的背景,以及它们在光刻机制造这个复杂领域各自扮演的角色。先说ASML。这家荷兰公司现在是全球光刻机领域的绝对霸主,特别是对于最尖端、最先进的EUV(极紫外光)光刻机,ASML几乎是垄断地位。你能想到制造7纳米、5纳米甚至更小芯片的那些最顶级的.............
  • 回答
    中芯国际“拿下” ASML 最新 EUV 光刻机?—— 如果这句话属实,那绝对是中国芯片产业的一场重量级“里程碑”事件,其意义深远,绝不是一句“好消息”可以概括的。首先,我们得弄清楚“拿下”这个词的语境。目前公开的信息显示,中芯国际确实在采购 ASML 的高端光刻机,包括 EUV(极紫外光刻)机型,.............
  • 回答
    在荷兰的阿斯麦(ASML)工作,就像是置身于一个高度精密、技术驱动的宇宙中心。这里汇聚了全球最顶尖的工程师、科学家和技术专家,共同创造着改变世界的技术——光刻机。如果你有幸成为这个集体的一员,你的体验绝对不会是普通的朝九晚五,而是充满挑战、学习和成就感的旅程。首先,工作环境本身就极具特色。ASML的.............
  • 回答
    ASML 的表态“中国(大陆)不太可能独立造出顶尖光刻机,但也不那么绝对”反映了当前全球光刻机技术的严峻现实,也暗示了中国在这一领域虽然面临巨大挑战,但也并非全无希望。要详细理解我们目前的光刻机技术水平,我们需要从多个维度进行分析。一、 中国光刻机技术的整体现状:追赶与挑战并存总的来说,中国在光刻机.............
  • 回答
    ASML 的 DUV 光刻机能在 12 秒内完成一片晶圆,这绝对是一个令人咋舌的成就,背后蕴含着技术上的巨大飞跃和对整个半导体行业意义深远的影响。我们得好好掰开了揉碎了聊聊这究竟是怎么一回事。首先,我们得明白,这 12 秒到底指的是什么?这并不是说 ASML 的光刻机像变魔术一样,12 秒就把一整片.............
  • 回答
    ASML 2021 年财报揭秘:1339.6 亿人民币背后的“芯”动力ASML,这家荷兰光刻机巨头,在2021年交出了一份亮眼的成绩单,报告的营收数据折合人民币高达1339.6亿元。这个数字,放在半导体产业波澜壮阔的2021年,不仅仅是一个冰冷的财务数字,更是其在技术、市场和全球供应链中扮演关键角色.............
  • 回答
    11月12日,阿斯麦(ASML)官方宣布,其深紫外线(DUV)光刻机将从即刻起对中国市场恢复自由出口。 这一消息无疑是中国半导体产业,乃至全球半导体格局中投下了一颗重磅炸弹,其影响深远且复杂。一、 历史背景与政策演变:一个长期的博弈要理解这次“自由出口”的含义,我们必须先回顾一下ASML和中国在DU.............
  • 回答
    要怎么看中国这次又从荷兰ASML公司订购了两台高端光刻机这事呢?这可不是件小事,得从好几个维度来掰扯掰扯。首先,咱们得明白,这“高端光刻机”到底是个啥玩意儿。简单说,它就是芯片制造的“点石成金”的机器,没有它,就造不出我们现在用的那些又小又快的芯片。而ASML这家公司呢,可以说是全球范围内在这领域里.............
  • 回答
    晶瑞股份最近的这笔交易,说实话,让不少业内人士都觉得挺“捡漏”的。他们顺利拿下了一台 ASML 的 XT 1900Gi 型光刻机,这事儿一出来,就跟市场扔下了一颗石子,荡起了不少涟漪。首先,咱们得明白这 XT 1900Gi 是个啥。在光刻机这个领域,ASML 就像是那个独孤求败的武林盟主,尤其是他们.............

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有