光刻机究竟是什么物品,国外人为什么会限定大家选购?
如今的社会中,绝大多数的电子产品,像计算机、手机上、车辆、飞机场都要芯片的支持。
芯片是啥,这是如何制造出的?
一枚芯片,只不过是手指甲这么大,却在几十mm2的环境里,运作几十亿个晶体三极管。
需要制造芯片,光刻机是很难避开的关键机器设备。运用紫外光去掉单晶硅片表层的防护膜,这些设备便是光刻机。
它是一个成像设备,可以把光源照射设定好一点的图象,根据成像技术把电源电路图型精准拷贝到单晶硅片上,进而制造出芯片所需要的图型和功能分区。
基本原理非常简单,关键在于必须纳米其他精准度。如同核弹爆炸的基本原理,早已不是哪些国家秘密,但是真正制造出一枚原子弹,却没有那么容易的事。
制造光刻机有什么难题?
关键在于光源难题。
光刻机要用紫外线描绘在单晶硅片上,这对于光源拥有非常高的规定。
现阶段,全世界最先进光刻机早已保证3纳米技术。这儿的3纳米是指连接点科技的关键尺寸,是指栅压长短(gate length),其实就是单独晶体三极管长度。
这一长短越低,代表着在相同面积单晶硅片上能够安排的晶体三极管越大。栅压的变小是提高元器件分断信号频率关键方法之一。频率快了,则意味着芯片跑的快。
听说这种光刻机能够生产加工13 纳米管条。我们自己的头发丝直径约是 50~70μm,换句话说,这类光刻机能够勾画出仅有头发丝直径1/5000线条。
目前世界最先进光刻机是西班牙ASML厂生产的极紫外光刻机(EUV)。相比DUV光刻机,是把193nm的短波紫外线换成了13.5nm的极紫外光,能够将光刻工艺拓展到32nm以内的特征尺寸。
而EUV光刻机的光源是来自于美国Cymer,这一13.5nm的极紫外光是以193nm的短波紫外线多次反射以后所得到的。大道理是这样说的,能做下去太艰难了。
美国这一家生产制造EUV光刻机光源的企业是世界上唯一的一家公司,换句话说除开他们家,周围的人都没法生产制造。
并没有光源,光刻机就难以工作中。这便是垄断性。
其次反射镜片。
反射镜片作用是把模版里的电路原理图等比例缩小,在单晶硅片内以电路原理图的方式呈现出去,这也是制造芯片的关键所在元器件。
ASML企业EUV光刻机的反射镜片来源于德国卡尔蔡司。
EUV多层膜反射镜片做为光学元件的主要元器件,变成了EUV光源的一项核心技术,需完成EUV波长高透射率。
第三便是工作台的精度。
光刻机的工作台控制住了芯片在制造生产过程中的纹理离子注入,工作台移动精度越大,所加工制作芯片精度也就越高。
ASML企业的EUV光刻机工作台使用的是一种高精度的干涉仪,为此开展轴体台位移测量,构建起一个闭环控制的自动控制系统,从而实现纳米的超精密同歩健身运动。
在芯片制造环节中,并非一次曝光就能完成的,在制造过程中需要亲身经历多次曝光,这就意味着,在芯片制作中要进行再次指向实际操作。
芯片的每一个元器件中间都只有几纳米技术的间距,在这样的情况下,掩膜与硅晶圆间的指向偏差都必须要操纵在几纳米范围内。
ASML企业开发出了双工作台,在一个工作台进行扫描仪曝出的与此同时,另一个工作台还可以同步进行指向、变焦、下片等行为。
接下来就是耗电量难题。
EUV光刻机耗电量很高,这需要将整个办公环境都抽真空以防止尘土。EUV光刻机运行时一小时耗电量最少150度。这个比比特币挖矿还需要耗电!
我们自己光刻机做到了极致什么级别呢?
ASML的EUV光刻机已可用13.5nm极紫外光制造7nm、乃至3nm的芯片。我国主要或是选用深紫外线的193nm芯片制造工艺,可以做26nm的芯片。
据悉,上海微电子目前已经攻克了14nm光刻机,尽早很难达到国际性最先进光刻机水准,可是在、汽车和民用型行业,及其武器使用的芯片上,己经能够自力更生。
与ASML的EUV光刻机对比,大家就好像是手里拿着一把圈尺,需要精确测量国际性米原器的精度一样。不摆脱技术要求,难度系数之深,显而易见。
外国人为了能抵制大家在半导体材料领域发展,不仅限定ASML出入口给国家EUV光刻机,哪怕是选用深紫外线的DUV光刻机都限定对国内出入口。
ASML企业在EUV光刻机光源的供应上依赖于国外,只能终止为国内供应,但是它的销售总额骤减,损失严重。
此次尽管喊出给我们供应,也只不过是修复DUV光刻机出口,最好是再底气一点,立即再加上EUV光刻机,看一下外国人还谈什么指指点点?