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有一种东西,被誉为工业王冠上的“明珠”,比原ZI弹还稀有,比火箭还复杂,比钻石还非凡,没错它即是光刻机。
就这玩意,被霉利国一直终止,卡我们脖子好些年了,你出若干钱东说念主家不卖你!我们就不成自个制造吗?为什么说信息期间莫得光刻机,就莫得高技术?全天下GAO端EUV光刻机,为什么唯有荷兰的阿麦斯不错坐蓐?为什么说他们的GAO端EUV光刻机的好日子快到头了?一场半导体Ge命,正在偷偷酝酿,行将撼动阿麦斯的霸主地位。
要是你对这个深重EUV光刻机这家伙有兴味,今天就和我一皆把它议论光显吧,望望光刻机的制造到底难在那处?
能坐蓐7nm以下的JI紫外线EUV光刻机到底有多难造?为什么造出来,就能转变将来50年的芯片构兵样子,赶快往下看吧:
01、拿到JI紫外光刻机的工夫专Li的为什么只然而阿麦斯?为什么他不敢卖给我们?
刻下的光刻机越来越横蛮,一经达到了7nm、5nm、2nm的精度。你知说念纳nm米是什么见解吗?7nm 以下,比一根头发的万分之一还要细。但是你知说念毛熊的Di一个光刻机是什么级别吗?350nm,你没听错毛熊的首台光刻机和阿麦斯比起来,就差这样多。而我们为了打破28nm也费了好大劲。因为28nm是除了手机之外,基本能得志扫数条目的精度了。但有了智妙手机后,对光刻机的条目又栽种了。
底下我们就看下,JI紫外光EUV光刻机的制造,到底难在那处?
半导体芯片也叫集成电路,但是和我们思象的不同样的是,晶体管不是安设在芯片上,而是刻在芯片上的,制造这种芯片的斥地即是光刻机。芯片的坐蓐经由,就像印一册书同样,是以芯片即是一个硅块,它根柢就不会坏。
我在前边的著述《中好意思博弈的关节,真实是行将到来的AGI,一招失慎满盘皆输(下)》里给各人看了Di一个晶体管长啥样貌。从1925年到刻下刚好九十九年,刻下的芯片,看底下这张图,这张芯片里真实有2.6万亿个晶体管。2.6万亿个晶体管是如何集成到这样大的一块芯片上的呢?
光刻机是你能思像的扫数复杂的东西里,ZUI复杂的机器。天下上莫得任何一个国度约略掌捏这个工夫,包括霉利国也不行。是以要思坐蓐一个光刻机,一定是一个跨国工程。
其实我们从字面上交融,光刻机即是用光往硅片上投影,再发生化学响应,完成光刻的经由,实质上也即是这样回事。这个经由少量也不难,学过化学的东说念主险些都能作念到。难就难在你如何把它作念小、作念精、作念到纳nm米水平,然后放到我们的小手机里。
要是用豪放光源,那JI限精度即是几百个纳nm米,没错,即是上文提到的毛熊的水平(350nm),样貌他们还停留在豪放光源的水平。
为了栽种芯片的性能和精度,东说念主们思到了用紫外光(UV),然后是深紫外光(DUV),然后是Ji紫外光(EUV),摩尔定律说每两年晶体管密度增多一倍,这个定律一经不好使了,因为晶体管的发展速率早就逾越他的定律了。
刻下东说念主们一提光刻机即是EUV光刻机,这一台就上亿元。东说念主家不卖给你,你自个还整不出来,就这样气东说念主。
1992年,科学家开了个会,提议了13.5nm的JI紫外光的设思。为了这个设思几十年来,全球好些家Ding尖的公司参与到这个工程里来。
1996年,由英特尔发起倡议,蚁集几家芯片厂和几个国度本质室设立了一个定约,开发光刻机工夫。英特尔天然承担了大部分经费,但是他并不谋划在光刻机上滥用太多时候,他只但愿他蚁集的这些家芯片厂,有一家能坐蓐出光刻机就不错了。(原因竟是英特尔太有钱了,APP开发资讯没必在费这样大事在这上头,就这样苟且。)
其实阿麦斯相等运道,因为那时霉利国的GCA停业了,全天下唯有佳能、尼康和阿麦斯三家公司达到英特尔的条目。
而时候刚好是96年,那时老好意思正打理小日子呢,细则不思把这样关节的工夫给了小日子呀。于是阿麦斯就告成捡了一个大漏,拿到了制造Ji紫外光刻机的工夫授权。但是霉利国照旧留了个心眼,光刻机的几个关节部件留给我方坐蓐,这也即是为什么刻下他不让阿麦斯把GAO端光刻机卖给我们,他们就不敢卖的原因。
拿到了工夫授权的阿麦斯要思得回JI紫外光,还差十万八沉呢,光从那处来?科学家委屈了好久,因为需要饱和大的功率才略生成JI紫外光,这个功率超出我们的思象。让我们赶快看下他们是如何结束的吧:
02、产生JI紫外光有多难,不但需要等离子体,一个激光器就要几十万个零件
JI紫外光在那时仅仅一个见解,如何生成JI紫外光呢?用灯泡细则是作念不到了。看下JI紫外光的产生经由吧,你看完底下的旨趣后,我方细品下到底难不难作念到:
旨趣:准分子激光轰击靶材产生JI紫外线光EUV,瞄准分子激光的条目太高了:带宽、功率、波长、脉冲、安全性,和这些身分的知道性,以及珍惜难度都要有保证。这还不算完,还条目高频率类似的经由中,保持窄带宽和无碎片。
1、科学家先要制造一个直径是三千万分之一米的小锡球,然后让这个小锡球以20英里/小时的速率在真空中出动;
2、用激光对锡球进行两次轰击,先栽种锡球的温度,然后让锡球爆Zha,Bao炸径直产生了二十二万度以上的等离子体(太阳名义的温度高 30 至 40 倍。);
3、小锡球不停淌下,被CO2激光脉冲(30KW)击中,发出波长为13.5nm的JI紫外光,然后这个JI紫外光聚焦后,通过反射透镜传输到光刻掩模上,再照耀到晶圆基片上;
4、每秒种要类似喷射出5万个小锡球,每个小锡球都要告成被打中,才略保证这个JI紫外光的流畅性。
以上每一步有结束难度都尽头的大,需要相等复杂的工夫扶持;阿谁预脉冲和主脉冲即是两次击中小锡球的经由可谓难上加难,那么眇小的脉冲激光,还要在功率上结束Jing确变化,才略产生等离子体,辐照出非凡的JI紫外光EUV。
小程序开发你不成短暂压平锡球,然后主脉冲就不成把它轰成等离子体,那说念神Qi的光就不会出现了。
你就说难不难!这束光产生了,万LI长征才驱动Di一步。
据说这个激光器由一家叫通快的德国公司研发,但每次产生百 分之八十的热量,百 分之二十的激光。如何快速把这个热量吹散?每秒钟转一千次,哪个电扇的轴承能承受这样快的速率,扇叶都磨平了也不成呀!
现年27岁的若纳坦-塔与勒沃库森的合同2025年到期,若纳坦-塔在德转的最新身价为3000万欧元。
磁悬浮电扇,险些是静音的
为了坐蓐这个激光器,他们愣是研发出了磁悬浮电扇。这才刚驱动,一大堆凄婉还在后头呢等着贬责呢!比如:锡球反光如何处理?如何保证锡球气体的密度是恒定的等等。
为了指令激光打向锡球,阿谁CHAO高Chun度的钻石就议论了很久。
通快公司就这台激光器,愣是研发了十多年,用了近五十万个零件,拼装到一皆,分量就达到17Dun。为了把这些零件正确拼装,仅搜检表率就多达一千多条,这还不包括模块的预检表率。
EUV激光系统由大要45万个零件构成,重约17吨,线缆长度逾越7000米
你认为问题贬责了,这才哪到哪呀!JI紫外线光有了,如何让它听话,照到思照到的地点呢?因为这个JI紫外光波长太短,打到一般的东西上,径直就被接管了,刚才那一切的竭力就全白劳苦了。那他们是如何告成截止了这个光芒的呢?我们接着往下看:
著述Di三部分会和各人共享:要思让这个JI紫外光告成反射,需要隘球上ZUI光滑的镜面才行,如何才略坐蓐出这个光滑的镜面呢?这又是一家叫蔡司的德国公司,愣是攻关告成,把这个传奇中的镜面给研发出来了。他们是如何作念到的呢?
《芯片构兵:EUV光刻机篇,为什么说造光刻机比造火箭还难之二》会给各人带来谜底。
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