为什么中国生产不了与光刻机有关的股票

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-09-11 08:15 标签： 与光刻机有关的股票
上世纪我国第一颗原子弹爆炸成功之后，世界为之震惊，国人也为此自豪。如今时过境迁，在岁月洪流的推动之下，出现了一种比原子弹还稀有的东西，它就是光刻机，其制造难度属于“地狱级别”。为什么光刻机如此难造？因此到目前为止，全世界仅有两个国家掌握了制造光刻机的主流技术。那么，到底什么是光刻机？掌握这项技术的国家又是哪两个？为什么光刻机的制造会这么困难？接下来，就让我们一起来看看被誉为新时代“神器”的光刻机究竟有什么特殊之处。光刻机的总体结构示意图光刻机的发展历程随着互联网的普及，人类步入了真正的信息时代，而信息时代的关键产业当然就是IT了，那么IT最核心的东西是什么呢？自然是半导体集成电路（IC）芯片制造技术，也叫做微电子技术。人类高科技的产物——芯片在这项技术当中，最为重要的就是“光刻技术”，因为它的进步可以使摩尔定律不断延伸，让更多的“高端芯片”得以出现。相信大家都有感觉，现在的芯片与从前的芯片相比起来，不仅在性能方面有了很大的提升，就连“个头”也是在做减法，而这其中的的奥秘就在于“光刻机”。光刻机种类示意图它对可制造材料有着丰富的兼容能力，且能在“纳米尺度”对器件任意的几何构型都有一定的支持能力，使得小小芯片当中容纳的晶体管数量越来越多。资料显示，从1968年半导体IC由实验室走向工业大生产算起到现在，集成度提高了约百亿倍，最小特征尺寸图形的加工线条宽度缩小到原来的约1/10000。一张小小的芯片就含有几十亿个晶体管当然作为一项可以与原子弹制造比肩的高新技术，光刻机的发展也是经过长期积淀的，所以根据所用光源的改进以及工业创新，光刻机前后经历了大约“5代产品”。第一代为接触式光刻机，掩模会和光刻胶直接接触，使掩膜版和基片都易受到损伤。第二代是接近式光刻机，掩膜版与基片之间的间隙虽然使得这一代的寿命变得很长，但是成像质量也受到了影响，分辨率明显下降。到了第三代时，就已经有了明显进步了，属于扫描投影式光刻机，在这种技术下光学曝光分辨率增强得到了突破，将光刻推向了深亚微米和百纳米级别。投影式光刻机与照相机的对比示意图至于第四代步进式扫描投影光刻机，就实现了在光刻过程当中掩模和硅片同步移动，将芯片的“最小工艺”节点再次拔高。第五代EUV光刻机，就是现在各国追求的尖端光刻机。因为这个光刻机，已经将最小工艺节点推向了一个“极限”。资料显示，EUV光刻机采用波长为13.5nm的激光等离子体光源作为光刻曝光光源。使其波长达到193nm的1/14，几乎逼近物理学、材料学以及精密制造的极限，将最小工艺节点推进至7nm。全球首台EUV光刻机原型说到这，可以看出光刻机一路的发展其实都算是在挑战“极限”，不断靠近最小工艺节点。那么，大家认为能够拥有如此高超的研发能力，掌握这样核心技术的国家会是哪两个呢？许多人可能第一时间就想到了美国，毕竟美国一直在不少领域都掌握了核心科技。但实际上，掌握主流光刻技术的两个国家分别是荷兰和日本，就连美国的光刻机也只能依靠进口。全球光刻机市场格局示意图在这之中，荷兰的阿斯麦尔公司主导高端市场，日本的尼康和佳能则占据了低端市场的大量份额。那么，这只让“两家独大”的光刻机，到底有多难造？光刻机为何如此难造？其实对于光刻机为什么这么难造的问题，我们可以用第五代EUV光刻机为例子，来找找原因。首先EUV光刻机的总重量达到了180吨，需要几十个集装箱运输，并且即使运到了地点也要准备一年的时间等待安装调试。可以看出，光刻机绝对不是大家想象中的“小玩意儿”，它是非常庞大和复杂的。每一个零部件的调试都至关重要目前的高端光刻机的制造主要面对几个技术难题，第一就是解决“光源”的问题。由于要实现更精细的工艺节点，光刻机必须要把光刻画成直径极其微小的线条，而这个初始光源就显得尤为重要了。EUV光刻机使用的是13.5纳米的极紫外线，这种紫外线是短波紫外线多次反射后得到的。而得到这个光的方法，不亚于用乒乓球打苍蝇，而且是每秒要打五万次，次次都得击中。光刻机的工作过程示意图第二就是工作台的高精度移动，因为要配合芯片加工的情况，工作台在工作的时候必须要保持同步精准，不然即使光刻技术没问题，也会因为细小的偏差功亏一篑。此外还有耗电、反射镜等高新技术问题，都是光刻机能否顺利制造的关键。当然，技术难题只能算是其中的一个“小巫”，因为各国对于光刻机的制造都很上心，所以随着技术的研发，许多技术上的难题都将被解决。因此最大的问题其实在于，咱们上文中说的，光刻机本身是非常庞大和复杂的，它内部的各个零件都来自于不同的国家和公司，算得上是真正的“大杂烩”。光刻机的内部结构精密复杂就用荷兰阿斯麦尔公司制造的EUV光刻机来说，这个光刻机中有10万多个零件，其中90%的关键设备都来自其他国家，该公司只负责整机设计和各模块集成。可以看出，想制造光刻机仅有核心技术是不够的，因为许多零件都要依靠进口，在这种情况下，想独立制造，肯定是极难做到的。ASML的EUV光刻机简单来说，光刻机算得上是凝聚了各国人才心血的产物，其原材料来自五湖四海。而荷兰和日本虽然已经在这个领域独占鳌头，但是也无法实现“整机国产化”生产，依旧需要全球上下游产业链的供给和支持。除此之外，光刻机的研发经费过高也是一个关键的问题。尤其是在前期研发并无法量产的情况下，几个亿砸进去就像是石子落入大海一样，有时候连个“响”都听不见。光刻机的研发难度难以想象因此，不少国家在衡量了利弊之后，还是选择了直接进口。毕竟想靠着自己研发并且生产，实在是太费劲儿了。可能等到光刻机的制造难度再降低一些，未掌握核心技术的国家才会选择继续研究。值得一提的是，由于各国之间存在“政治博弈”，所以我国的芯片制造领域一直面对着很大的难题。虽然近年来，国家对于光刻机制造十分关注，甚至出了不少钱投资研究，但是我国的光刻机想真正“落地”还有很长的路要走。正在研发国产光刻机我国光刻机研发面临的挑战首先就是我国目前依旧缺乏高性能光刻机制造技术，从光刻机的发展历程就能看出，它对于工艺节点的要求越来越高。高性能的光刻机当中集合了德国的蔡司镜头技术、美国的控制软件和光源以及日本的特殊复合材料等等。而以上这些，都是咱们的短板。组件众多的光刻机内部其次就是高端光刻胶主要依靠进口，比如适用于12寸硅片的ArF光刻胶就是完全依靠进口的。从目前的情况来看，高端光刻胶当中日本所占的份额最多，其中生产的企业有日立化成、东京应化、日本富士胶片等等。此外其他用于制备光刻机的原材料也常常出现短缺的情况，尤其是在政治博弈的背景之下，我国在这方面总是会被“卡脖子”。最后就是人才短缺的问题，以目前的情况来看，国内缺乏高技术人才，并且在半导体企业规模小待遇低的情况下，许多人都不会选择这个行业，人才流失极为严重。国产光刻机的研发之路任重而道远由此可见，如今想造出这种比原子弹还稀有的东西并不容易，尤其是想“独立制造”的话，肯定是需要“厚积薄发”的，大家不妨就耐心等待吧。
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2022-09-20 生活百科你们知道什么光刻机是用来做什么的吗？我国走在世界前列的电子研发品牌，还因为光刻机而被“卡过脖子”，为何明明研发水平已在全球名列前茅，却依然无法攻克这项技术？它真的有那么难吗？
光刻机是一种制造芯片所需的机器，它又叫做曝光机，也可以称之为曝光系统或者光刻系统，它是目前世界上已经制造出来的最为精密的仪器之一 。
光刻机被发明出来，最主要的目的就是为了将半导体制成芯片 。它可以通过精确的纳米技术，将结构极为复杂的芯片最终按照设计图纸制造出来 。
光刻技术作为目前世界上最先进的科技之一，对于电子行业以及计算机等现代高科技产业的发展有着举足轻重的作用 。
所以对于我国而言，尽快突破光刻技术，将这项技术牢牢地抓在自己的手中，也能够让我国的芯片生产安全得到保障，对于我国的国家科技安全有着重要的战略保障意义 。
目前市面上所用来生产半导体集成电路的光刻机，都是一种掩模对准曝光机，它的机器内部拥有着一套精密的曝光系统，我们也可以称之为光刻系统 。
目前芯片制造时所常用的光刻机，都是掩膜对准光刻，在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移到光刻胶上的过程，以及将器件或电路结构临时”复制”到硅片上的过程 。
值得一提的是，芯片的原材料是硅，所以芯片也被称为硅片 。
而目前半导体集成电路的初步加工，都是将沙子中的硅元素，加工成圆形状的硅晶片，而后再利用光刻技术，在硅晶片上进行光刻，制作成诸多集成电路，最终变成我们日常生活中所能看见的芯片集成电路 。
虽然芯片从肉眼看上去并不难制造，但有些芯片体积也比较大 。
但实际上一般的光刻工艺都要经历硅片表面的清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、硬烘等工序 。在光刻成形后，还需要进行集成电路的组装拼接 。
犹如一座巨大的城市，内部有着非常多的部门，各个部门各司其职，最终让城市正常运转 。而集成电路也是如此，它是依靠极为复杂的内部运作结构，才让我们的各个电子设备实现了正常运转 。
由此可见，光刻机的生产制造是非常有技术含量的，它的研发需要大量的时间投入、技术投入与资金投入 。
随着中国这些年的飞速发展，中国在科技领域，尤其是电子科技领域也越来越有建树 。已经有越来越多的中国电子品牌走向了海外，同时我国也在光刻技术上有了一系列进步 。
然而就在国人因为中国的芯片技术越来越高超，而处于一片欢呼声中时，一些细心的人却发现，目前国际市场上，大部分性能良好的光刻机都产自荷兰等发达国家 。
例如荷兰的ASML光刻机，它是目前世界上性能最佳的光刻机之一，而这种光刻机的镜头技术却又是来自德国 。
而且日本的佳能、尼康等品牌，也掌握着较为先进的光刻技术，世界著名的半导体巨头英特尔公司，也曾经使用过日本的光刻技术 。
由此可见，目前光刻机技术还是掌握在西方发达国家手中，中国稍不留神，就有可能会被西方国家在光刻机上卡住脖子 。
光刻机中技术含量最高的就是它的对准系统 。
光刻机通过自身的曝光系统，将紫外光源投射到硅晶片中，但是在这个过程中，如果要确保光刻制造的精度，就必须要有效避免轴承机械摩擦所带来的工艺误差 。
目前市面上，美国和德国所生产的光刻机所采用的，就是一种全气动轴承设计专利技术 。相比美国等国家，目前我国还无法在光刻机对准系统上达到和他们一样的标准 。
除此之外，制造高精度的对准系统需要有近乎完美的精密机械工艺，这也是国产光刻机望尘莫及的技术难点之一 。
要研制高精度的光刻机，就需要掌握对准显微镜的技术 。在光刻机工作的过程中，通过这种对准显微镜，可以极大地减小整个光刻过程中的误差 。
这不仅仅做到了最大限度的精确，也能减少次品的产出 。
不过，由于整个技术的研制都是一个极为漫长负责的过程，所以直到今天，世界上也只有少数几个国家能够掌握 。
尽管中国目前已经在高端的芯片研发技术上有了很大突破，国产的手机，国产的电脑，其性能也越来越好，甚至在5G领域也一度超越了西方的一些电子产品 。但由于光刻技术领域尚未突破，导致我国的很多优秀的芯片仅仅能够设计出来，却无法自主制造 。
在我们日常生活所使用的智能手机中，性能越好的手机，其采用的芯片的技术含量越高 。
一块小小的芯片，发展到今天没想到居然成为了大国之间的博弈品。中国在华为海思芯片的推动下，终于有了和西方一较高下的实力，然而华为的速度却遭到了美国的觊觎，一纸命令让台积电停止为华为代工，不禁让众多人产生了疑问，为什么美国能够有这样的能力？其实这些都要从光刻机说起，全世界范围内，最先进的光刻机就是荷兰ASML公司生产的。光刻机是芯片制造中必不可少的机器，整个光刻过程也是芯片生产过程中耗时最长、成本最高、最关键的一步，给华为代工的台积电，所使用的光刻机就是荷兰ASML公司的。比较尴尬的就是荷兰的光刻机技术并不全是自己的，而是很多发达国家和地区技术结合的成果。说出来相信大家就知道了，其实ASML是从飞利浦独立出来的公司，所以资金、人才肯定能够获得飞利浦的支持，有了资金和人才，就可以进行下一步计划了。正如本文主题所述，荷兰ASML光刻机的零部件来自世界各地，他山之石可以攻玉，ASML采购了拥有最先进技术公司的零部件，而自己只需要掌握核心科技就行，它们在EUV光刻技术上拥有世界第二的专利申请量，世界第一的是德国蔡司公司，第三是韩国海力士公司，这两家都是ASML的合作伙伴。上面提到的合作伙伴，ASML就采用这这种独特的合作模式，只有对ASML进行投资的机构才有优先对ASML产品的提货权，这样一来也能够让ASML获得大量的资金支持，同时还可以从合作伙伴那里获得技术上的支持，可以说是资源十分丰富。ASML的投资机构我们都很熟悉，包括英特尔、三星、台积电等，还有上面提到的海力士、蔡司公司，它们在ASML中有相当可观的股份，也是因为这样，ASML光刻机才用到了不少来自美国的技术，所以美国可以动用针对中国的「瓦森纳协议」，管制台积电对华为芯片代工就成为了一纸协议能够决定的事情，确实是可笑！这份臭名昭著的协议又称为「瓦森纳安排机制」，中国同捷克的雷达采购、同意大利的卫星发射合作，都是被美国用这份协议搞黄的。2019年底，「瓦森纳协议」的修订还新增了EUV光刻技术方面的限制，明显就是针对即将迈入高端半导体领域的中国。既然ASML光刻机也是其它国产零部件组装而成的产品，那么中国难道就做不错来吗？这可能是很多人感到疑惑的地方。事实上中国也有生产研制光刻机的能力，只是在技术上的差距还很大，目前我国只能做到90nm制程，而ASML最新EUV工艺光刻机已经做到了7nm制程、5nm制程。中芯国际是中国大陆领先的晶圆体代工企业，目前已经具备14nm制程，也是国内唯一能提供14nm制程的晶圆代工企业，比较感慨的就是中芯国际的光刻机也要依赖荷兰ASML公司，而此前中芯国际从荷兰ASML公司订购的7nm高端EUV光刻机迟迟未交付，极大的影响了生产进程。可见中国大陆想要造芯片，还需突破重重关卡，最大的困难就是高端光刻机被卡了脖子。而ASML公司所掌握的技术，可以说是欧洲最发达几个国家的智慧结晶，所以即便是零部件可以采购到，中国大陆在高端光刻机方面短期来看可能也无从下手，更何况ASML公司还掌握着核心技术。不过从长远来说，未来咱们还是有机会的，因为光刻机是一种高精度光机一体化设备，在研发生产的过程中没有任何捷径可走，精度只能够一步步的提升，没有1μm的基础做铺垫，就做不出90nm的设备，没有90nm的基础就不可能进一步突破，ASML现在的这个实力不是天上掉下来的，而是几十年如一日逐渐积累出来的！所以我期待中国的研发人员能够攻破难题。

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