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EUV光刻机有多难造?

芯片发展到5nm制程阶段,手机市场上也出现了搭载5nm制程处理器的手机。消费者购买这类的手机可以体验到更好的性能,更流畅的体验。这是几年前智能手机达不到的,一切都是因为芯片的更新迭代。

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台积电,三星两大巨头都具备了制造5nm芯片的实力,但是想要制造出5nm,他们也离不开荷兰ASML生产的EUV光刻机。

没有EUV光刻机,世界上不会存在5nm制程的芯片,也就没有麒麟9000、A14、Exynos 1080、骁龙888了,更不会有小米11、Mate40、iQOO7、iPhone12等机型。一切产品追根溯源都可以联系到EUV光刻机。

可是这么重要的EUV光刻机设备,却只有荷兰ASML这一家公司能生产,做到了完全垄断高端光刻机市场,没有对手能参与竞争。

所以EUV光刻机有多难造?据坊间传闻,即便将EUV光刻机的图纸公开,外界也造不出来。一台光刻机拥有13个分系统,200多个传感器。

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EUV极紫外光的光源更是难以突破,光源需要在每秒之间用5万次的频率击中同一个目标两次,造一颗芯片要经历3000多道工序,且成功率几乎要达到100%。

如果在生产芯片的过程中,哪怕是几公里外发生一起车祸,产生的震动都有可能影响EUV光刻机制造芯片的成功率。

由此不难看出EUV光刻机的制造难度,而且别看是ASML一家公司造出来的,其实是集成了全世界的力量。

集众家之长,终得蜕变

ASML可以说是集运气和实力于一身的企业,但如果真要论起来的话,运气的成分大于实力,为什么这么说呢?回顾ASML制造出EUV光刻机的历程就知道了。

1984年ASML正式成立,当时的ASML几乎不值一提,是一个放在时代浪潮中随时会被淹没的小厂房。更别提还有日本佳能,尼康这样的光刻机巨头存在。按照正常的发展进程,哪怕ASML努力一百年也未必能追得上日本两大光刻机巨头。

可彼时光刻机行业面临一大问题,光刻机光源波长止步193nm。机缘巧合之下,ASML用上了台积电林本坚提供的浸没式光刻法,居然打破了光源波长的限制。2004年造出第一台浸润式光刻机。

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ASML的好运还没有结束,后来加入了EUV LLC联盟,正式迈向生产出EUV光刻机的第一步。EUV LLC联盟是集合了全球顶尖科技巨头的组织,汇聚了英特尔、AMD、IIBM、摩托罗拉等。

EUV LLC联盟研制的方向也很明确,那就是用十多纳米的极紫外光(EUV)制造7nm及5nm的芯片。于是就定下了生产EUV光刻机的目标,这是整个联盟的想法。不过该由谁来制造EUV光刻机呢?

美国考虑到日本半导体会对其产生威胁,于是选择了ASML作为生产EUV光刻机的企业。因此ASML集成了来自全球各地的半导体技术、光学、材料学、精密制造等等。毫不夸张地说,ASML是被全球半导体捧起来的。

一台EUV光刻机有90%的零部件都是由欧美国家提供,再者EUV LLC联盟成员大部分都是美国企业,挑选ASML作为生产EUV制造商,必然有密切的联系。所以ASML想要自由出货EUV光刻机,没那么简单。

终于到了2015年,集众家之长的ASML完成了蜕变,量产出第一台EUV光刻机。自此耗时20年,ASML尚且集成了世界半导体的力量,才研发出5nm光刻机,可是华为芯片困局何时能解呢?

以国内目前的水准,还处在28nm左右,与5nm的EUV光刻机差距好几代。而且不可能像ASML一样,获得全世界半导体的支持。但只要一点一滴的积累,不断取得突破,相信未来的某一天,再大的困局都能迎刃而解。

总结

中国在半导体领域已经取得了不小的进步,也定下了未来发展的计划。即便是在光刻机产业上,也有中科院,上海微电子以及华卓精科等头部力量。也期待最终实现突破的那一天能尽快到来。

对EUV光刻机你有什么看法呢?

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