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
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。
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:
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。
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。
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