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比原子弹还稀有,全世界仅有三个国家掌握,光刻机为什么这么难?

2024-07-20科技

导语

光刻机是人们常常会提起的一款机器,它的作用很重要,但却只有极少数人了解。
在那些工厂中,光刻机几乎是不可或缺的设备,它的作用就是在硅晶圆上刻出芯片的线路,人们可以粗糙的认为光刻机就是一台「激光打印机」。

但是激光打印机技术并不难掌握,但对于光刻机,人们又为什么能够说出「它比原子弹还稀有」呢?
除了台积电、三星、英特尔等少数一两家大厂之外,几乎没有一家大公司能够独立制造出光刻机。

而哪怕是最自主研发能力最强大的美国,也只有能制造10纳米级别的光刻机,还离制造7纳米级别的最顶尖水平差了十万八千里。

一、高端光刻机制造反映国家科技实力。

美国人都能找不到办法制造出10纳米级别的光刻机,那只有日本和荷兰人能制造出7纳米级别的光刻机了。
光刻机的难点在哪里?
美国人掏腰包都掏不出来难道就不是一大笔钱的问题了吗?

明眼人一看就知道,比起制造原子弹,制造高端光刻机更考验一个国家的科技实力。
原子弹造不出来是因为科学家们还没有搞清楚重元素之间的结合能问题,这确实是一道硬骨头,但也只是硬骨头。

硬骨头能硬过芯片的精密程度吗?
微尘都有可能让制作出来的「针孔」变成「大洞」,而且只要搞不好,中间打出来的线路还会断,结果就是制出来的芯片没法用。

人们为了解决这个严峻的问题,不仅要求机器的精度达到数分之一甚至更高的地步,而且还要保证这样的精度每平方厘米就有千万次以上,因为一块晶圆上可是有数十亿条线的,得一块晶圆每一处都保证高精度。
然而光刻机的层面非常庞大,无论是机械主体还是电子设备,可谓门槛高得离谱。

更何况,整台机器不能单独做到一定的水平就可以了,主要的设备还得和周边仪器协同工作,必须还要让各个系统都做到同等水平,才能确保生产出来的芯片能够具备想要的性能。

二、日本和荷兰能制造高端光刻机的原因。

日本和荷兰可以制造高端光刻机的主要原因是它们长时间以来在光刻机方面的研发投入可以说十分庞大。

但是光刻机的制造不是靠钱能够缩短时间的事情,相反,光刻机制造的许多难题甚至无法用钱来克服。
荷兰人虽然一直在光刻机方面进行研发,但在上个世纪装备水平逐渐成为国际上最先进的阶段后,荷兰还是一样不独立于别人的「F2」阶段,还在继续向别人进行技术采购。

而后,荷兰人突然不仅成为了比美国人更懂光刻机的制造,还成为了向来以出口为主的国家中唯一一家能够独立制造出光刻机的国家。
这其中到底发生了什么?
其实,真相就是,因为荷兰人一直抱着美国人的腿,荷兰人一直没有真正的自主研发能力。

荷兰人之所以能够突然制造出光刻机,是因为他们在几十年的时间里,不断的为此输血。
这一切,都是因为他们一不小心将自己阴差阳错卖了出去,才换来了制造高端光刻机所需的资金和技术。

随着时间的流逝,他们原本只是希望通过向中国出口一些光刻机零配件,来维持自己的阵营而已,然而现实却证明,他们真的把希望押在了「铁了心」上。
中国人的自主研发能力摆在那里呢,几十年过去了,中国的硅片加工技术一直没有得到进步,但是光刻机技术却拿到了很大的发展。

中国人终于明白了一件事,那就是硅片加工技术纵然是民用技术,但是它是建立在光刻机基础上的,光刻机则是军方至高无上的利器。
这一次亏本买卖,让荷兰人迫不及待的想要将这一块拱手让出去,但是这时候,中国人也意识到了这一点。

三、我国的突破可期。

我国虽然还只是制造28纳米级别的光刻机,但是它的研发过程却是揭开了世界光刻机制造的巨大秘密。

照这样下去,没准过20年,我国就可以独立制造出7纳米级别的光刻机了,届时我国在国际上势必将跻身领头羊。
或许有人会说,现在就是7纳米级别的芯片才有可能应用光刻机,我国芯片产业的火热,这并不是一个好消息啊。

但是大家放心,7纳米级别的光刻机并不一定只能用来制作7纳米级别的芯片,而这也是荷兰人最终决定将制造光刻机的技术卖给中国人的原因所在。
有了7纳米级别的光刻机,中国人不仅可以生产出7纳米级别的芯片,还能够将这一技术应用到民用电子设备中,起到非常大的使用效果。

有了7纳米级别的光刻机,中国人不仅可以生产出7纳米级别的芯片,还能够将这一技术应用到民用电子设备中,起到非常大的使用效果。
光刻机,这个在别人眼中无比稀有的,放在中国已经有了重大突破的技术,很可能成为中国的一项霸主性质的利器。
咱们国家就是这么厉害,大国的实力,怎么会靠一夜之间的事情就能打败呢?

结语

高端光刻机的制造需要国家长时间的科研投入和人才培养,是国家科技实力的重要体现。
芯片工艺的提升将推动电子设备性能的飞速发展,影响整个科技产业链的发展,影响国之力量的竞争力。

国家间技术竞争的背后反映了各国在科技领域的角力和制衡,需要平衡国际科技治理的关系。