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我们的中国“芯”

2021-03-24

少儿科学周刊·少年版 2021年24期
关键词:光刻机光刻微电子

提起华为,你会想到什么?手机,鸿蒙,还是任正非?这是多数人的第一印象。可是,比起这些,我们更应该想到芯片。

芯片是我国第一大进口产品,仅2019年,我国进口芯片总花费就达3000多亿美元,总共购买了全世界1/3的芯片。

目前,我国半导体芯片在设计、生产以及封装测试方面,与世界水平还有一定的差距,尤其芯片制造是我国现阶段集成电路产业最大的短板。

如今,在国内企业里,只有华为有芯片自研能力,手机领域的麒麟芯片、服务器领域的鲲鹏芯片、5G基带领域的巴龙芯片,都是各个领域的翘楚。虽然华为在芯片设计领域已经跻身世界前列,但由于制作工艺、设备跟不上,还只能靠外包企业代工,这主要是光刻机的差距。

光刻技术是芯片制造中的一项关键技术。

光刻机是把电路图投影到覆盖有光刻胶的硅片上面,而刻蚀机再把刚才画了电路图的硅片上的多余电路图腐蚀掉,两样设备是相辅相成的,缺一不可。

EUV光刻技术难度相当高,比制造原子弹还难很多。在如今的芯片中,起码要进行20次以上的光刻蚀(每一次进行一层刻蚀),而将单独一层刻蚀层图纸放大许多倍来看,都比整个纽约市加郊区的地形图复杂。想象一下,将整个纽约以及郊区地形图刻录在一个面积只有100平方毫米的芯片上(一个晶体管尺寸已经不到一根头发直径的万分之一),该结构有多么复杂可以想象。

所以,光刻蚀是其中非常复杂也是最为关键的技术,其精度与灵敏度直接决定了芯片的计算能力与质量。只有更加精确的刻蚀才能将设计师的想法在微观尺度完美实现。光刻技术无疑是芯片时代各国竞争的前沿阵地。

而光刻技术尖端领域由荷兰公司ASML(阿斯麦)垄断,其5nm光刻机已交付使用。我国光刻机最高水平目前是中微电子的28nm制程。

也不要过于悲观,其实在EDA、生产制造、光刻机、代工能力等方面我们也并非一无是处,华大九天、中微电子、海思等企业在各领域打下了不少基础,在某些點与领域甚至能与一线比肩,现在我们要做的便是让越来越多的点冒出来,最终由点及面协同发展,形成成熟完整的半导体产业链,不再受制于人。

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