刻刀

光刻机何时造出来有什么办法可实现弯道超

发布时间:2024/6/3 10:45:24   
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早在上世纪80年代,我国的科研人员就一直在光刻机的领域攻坚克难,如果想要实现弯道超车,我国应该怎么做?有人曾提到,我国可以再来一次“电动车革命”,打破西方的技术壁垒,这次咱们能成功吗?

一、制造光刻机的难点

众所周知,芯片作为科技界的核心技术元件,这么多年来一直是我国的弱项。尤其是近些年来,美国一直利用芯片卡我们脖子。就像华为因为芯片断供事件,足足损失了90%的市场份额,如果不是芯片断供的话,华为也许就可能超过苹果成为世界第一了。

很多人可能有疑问了,既然芯片如此重要我国为何不自产自销呢?这里就涉及到一个技术难点了,那就是光刻机。所有的芯片制造都是由光刻机来完成的,从生产到加工再到最后的电路刻蚀,全程都由光刻机参与。如果没有这玩意儿就如同孙悟空少了金箍棒,所以光刻机作为一项大国重器,始终处在人类科技的巅峰傲视群雄。

那我国的光刻机进展如何呢?如今我国只有三家公司能够研发光刻机,那就是中国电科、上海微电和长春光机所。而且就技术层面而言,这三家公司的制程精度还停留在14nm到28nm的DUV光刻机层面。

那我国能不能奋起直追呢?就像当年造出原子弹那样?

事实上,造光刻机要比造原子弹难多了。就拿目前最先进的EUV光刻机来说,光是零部件就有10万个,这10万个零件采自全球多家供应商,其中有80%是美国和欧洲的公司。你要买别人还不一定卖。所以荷兰ASML公司的高管曾经说过,就算给你EUV的设计图纸,你也不一定能造的出来。

除了元器件供应方面,在光刻技术方面,也存在一定的技术壁垒。用ASML公司的一位技术人员的话来说,如果要制造一颗芯片,不是简单的把电路刻蚀在晶圆片上,实际上这块晶圆片在“双工台”上的状态,用龙飞凤舞来形容都不为过。

之所以叫“双工台”,就是第一个工件台负责控制晶圆片的来回移动,第二个工件台负责刻蚀,而且要控制在几纳米的精度。就好似你开着一辆跑车,用刻刀在另一辆跑车的挡风玻璃上雕刻一粒大米,还必须保证不能出错,其中的难度可想而知。所以这也是为什么能造原子弹的国家有好几个,但能造光刻机的国家少之又少。

二、如何实现弯道超车

那说了这么多,是不是也就意味着我国在光刻机这条路上走不动了?其实也不能这么说,虽然EUV光刻机有着巨大的技术壁垒,但咱们可以绕道通过呀!想当年咱们在燃油车上也存在着技术壁垒,比如发动机和变速箱,但咱们硬是靠着对“三电技术”的攻关,成功拿下了电动车的赛道。

同理,针对光刻机也是一样。目前人类已经在研发多项替代EUV光刻机的技术,比如芯片混装、电子束刻蚀、x光刻蚀和芯粒技术等,这些技术无一例外会成为EUV光刻机的有力竞争者。

咱们一一来进行举例:首先就是芯粒技术。传统的芯片都是将各个功能模块的电路全部集成到一块芯片上,这也就意味着必须在这块芯片上“千刀万剐”,刻蚀无数刀,才能打造一个合格的芯片。

但芯粒技术可以将单独的一个功能模块刻蚀在一个小芯片上,然后把小芯片拼装成一个大芯片,这样既做到了电路精细化,又不会对芯片造成损伤。目前这项技术已经处于迭代研发的阶段,争取有朝一日能“破土而出”让我国实现弯道超车。

其次就是电子束刻蚀。利用电子束将电路图形的印迹刻蚀在晶圆片上,从而达到电路集成的效果。日本的日本铠侠公司曾经做过一项实验,用电子束刻蚀而成的芯片,其精度比EUV刻出来的还要高,而且耗能只有EUV的10%。

从成本消耗和产品质量的角度来看,电子束刻蚀确实要比EUV更好。但电子束刻蚀也面临一个缺点,那就是在刻蚀过程中容易进入粉尘,进而导致整个晶圆片被损坏,所以这也是电子束刻蚀的一项技术瓶颈。希望在不远的将来,这个问题能被解决,那EUV独霸天下的时代也就落幕了。

结尾

严格来说,无论是在光刻机领域,还是汽车发动机领域,我国都和西方国家存在巨大的技术壁垒。毕竟这些技术人家已经研发了几十年,其中遇到的各种“疑难杂症”都有相应的解决办法,他们肯定不会把这种安身立命的技术送给我们。我们如果想要获得这些技术,只能再经过几十年的摸索,那样就划不来了。

唯一的办法,就是变换赛道,从新兴领域“电动车”下手,一步一步问鼎世界之巅。当我们绕过了别人的技术,并把别人远远甩在身后,那留在风中凌乱的就是他们了。

大家觉得这一天什么时候会到来呢?

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