今天小編將為大家分享關(guān)于***的一些知識(shí)。在最近這個(gè)不太平的日子里面，要不是美國(guó)作妖，可能大眾都沒(méi)能夠認(rèn)識(shí)到***這么一個(gè)“小”玩意兒竟然成為卡脖子的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

我們帶著這樣的疑問(wèn)繼續(xù)為大家分享關(guān)于***的知識(shí)，在文章的最后小編會(huì)對(duì)這個(gè)問(wèn)題提出自己的看法和觀點(diǎn)，希望與大家有交流。

什么是***

光刻-Photolithography，也叫做光刻技術(shù)或者是UV光刻技術(shù)，利用光纖（準(zhǔn)確的來(lái)說(shuō)波長(zhǎng)極短的不可見(jiàn)光）將幾何圖案從光學(xué)掩膜投射到基板上的光敏化學(xué)光刻膠上面，進(jìn)行一系列化學(xué)處理或者將曝光突然刻蝕進(jìn)材料，以將所需要的圖案沉積制作為新材料。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將設(shè)計(jì)好的芯片的電路結(jié)構(gòu)“畫”在一張“透明紙”（光掩模）上面，然后用一束“手電筒光”（深/極紫外光）照在這張“紙”上面，通過(guò)一個(gè)凸透鏡，投影到另外一張“紙”（涂有光刻膠的基板）上面，把電路結(jié)構(gòu)“留”（刻蝕）在上面。

***中的難點(diǎn)

1.關(guān)于摩爾定律：

摩爾定律是由英特爾的創(chuàng)始人之一戈登.摩爾提出的：集成電路上可以容納的晶體管的數(shù)量每?jī)蓚€(gè)便會(huì)增加一倍，也就代表著處理器的性能每個(gè)兩年翻一番。在電子的世界里面，所有的信息都一個(gè)用兩個(gè)數(shù)字代表，既0和1。同樣在芯片當(dāng)中也可以用0和1表征，0和1的表征追根溯源就可以到基本元器件-晶體管上面了。

芯片上的晶體管的體積、數(shù)量直接影響了電子設(shè)備的尺寸和性能。原來(lái)老舊的臺(tái)式計(jì)算機(jī)使用的電子元器件的尺寸很大、芯片集成的晶體管的數(shù)量很少，以至于其計(jì)算性能遠(yuǎn)不能與現(xiàn)在的電腦或者手機(jī)相提并論。其如此大的變化的背后就是摩爾定律的支撐。

在摩爾定律的支撐下，就會(huì)要求芯片里面容納的晶體管的數(shù)量越來(lái)越多，同時(shí)需要保持芯片的體積越來(lái)越小。這就需要芯片內(nèi)部的電路細(xì)節(jié)能夠做到越來(lái)越精細(xì)，如今需要兩個(gè)器件之間的間距只有幾個(gè)納米。那么以人力怎么能夠制造出這么精細(xì)的設(shè)備呢？那當(dāng)然是不可能的，人力就不要想了，還是得靠專業(yè)的設(shè)備+專業(yè)的人力。

回想一下，我們?cè)谶h(yuǎn)程觀測(cè)、生物細(xì)胞等方面，需要看到更遠(yuǎn)的、更小的東西是怎么處理的？應(yīng)望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等設(shè)備將小的東西放大。對(duì)的，就是用放大。

但是在芯片制造過(guò)程中怎么進(jìn)行放大呢？很簡(jiǎn)單，投影儀相信大家都了解過(guò)。投影儀可以把小的底片上面的圖像投影到很大的一個(gè)幕布上面，讓更多人的看到細(xì)節(jié)的東西，***的核心之一就是放大。通過(guò)制造一個(gè)放大了的膜子，將電路畫在上面，然后通過(guò)光照投影到硅晶片上面，就如之前介紹的圖中一樣。

2.如何判定尺寸大小：

在前幾年，人們都在說(shuō)摩爾定律的極限到了，芯片上面能夠集成的晶體管的數(shù)量也到頭了。但是就在這個(gè)關(guān)鍵的時(shí)候，荷蘭的ASML研制出了EUV***，進(jìn)一步的提高了晶體管研制精度。(EUV：Extreme Ultra-violet，極紫外光刻，常稱作EUV光刻，它以波長(zhǎng)為10-14納米的極紫外光作為光源的光刻技術(shù)。具體為采用波長(zhǎng)為13.4nm 的紫外線。)

說(shuō)到這里不得不提一下公式的東西，也就是瑞利判據(jù)。

“在成像光學(xué)系統(tǒng)中，分辨本領(lǐng)是衡量分開(kāi)相鄰兩個(gè)物點(diǎn)的像的能力。由于衍射，系統(tǒng)所成的像不再是理想的幾何點(diǎn)像，而是有一定大小的光斑（愛(ài)里斑），當(dāng)兩個(gè)物點(diǎn)過(guò)于靠近，其像斑重疊在一起，就可能分辨不出是兩個(gè)物點(diǎn)的像，即光學(xué)系統(tǒng)中存在著一個(gè)分辨極限，這個(gè)分辨極限通常采用瑞利提出的判據(jù)：當(dāng)一個(gè)愛(ài)里斑的中心與另一個(gè)愛(ài)里斑的第一級(jí)暗環(huán)重合時(shí)，剛好能分辨出是兩個(gè)像。-百度百科”

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是能夠分辨兩個(gè)物點(diǎn)的尺寸正比于光的波長(zhǎng)，所以想要分辨更小的尺寸就要更短的波長(zhǎng)，也就是產(chǎn)生更短波長(zhǎng)的光。所以***不停的提升，不斷的折騰，基本上就是為了一件事情，想辦法讓波長(zhǎng)更短。但是這就是非常困難的一點(diǎn)。

目前工業(yè)界成熟度最高的是使用波長(zhǎng)在193nm的深紫外光（DUV），比如醫(yī)學(xué)里面的近視矯正。但是這個(gè)波長(zhǎng)在更精細(xì)的元器件制造中已經(jīng)完全不夠用了。直到人們利用DUV產(chǎn)生出了13.5nm的EUV。

EUV并不是直接產(chǎn)生出來(lái)的，而是利用DUV光的脈沖去擊打液態(tài)金屬錫激發(fā)出來(lái)的。但是要知道，需要將光通過(guò)照射掩膜并在硅晶圓上刻蝕出電路，那么就需要打出的光具有很高的能量。這種有DUV擊打液態(tài)金屬錫的方法經(jīng)過(guò)一次消耗之后不足夠產(chǎn)生足夠的能量無(wú)法正常照射電路。怎么辦？一槍不夠，打兩槍。第一槍把液態(tài)金屬錫打平，第二槍激發(fā)出光，這樣就能夠保證激發(fā)出的光有足夠的能量。

但是我們要知道，在打擊過(guò)程中，液態(tài)金屬錫是從空中掉落下來(lái)的，要控制好光在掉落過(guò)程中擊打兩次，同時(shí)要控制好之間的時(shí)間間距。這就需要擊打的頻率高達(dá)50000次/秒。我們通過(guò)下面的視頻來(lái)看看這個(gè)擊打的過(guò)程。

3.解決光的問(wèn)題：

上面提到的是如何解決光源的問(wèn)題，但是這僅僅是開(kāi)始的第一步。有了光接下來(lái)就需要考慮如何把光傳輸?shù)轿覀冃枰丈涞难谀ど厦媪恕Ｕf(shuō)到這里就可能會(huì)有人說(shuō)，光嘛，直接照射不就可以了嗎？產(chǎn)生出來(lái)，在后面直接懟上一張掩膜就行了嘛，還有什么難的？

其實(shí)不然，要是這么簡(jiǎn)單那么系統(tǒng)就不會(huì)這么復(fù)雜和龐大了。在利用光源系統(tǒng)產(chǎn)生光的時(shí)候需要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：

• 如何保證通過(guò)擊打液態(tài)金屬錫產(chǎn)生出來(lái)的光是純凈的13.5nm的光？
• 如何過(guò)濾掉我們不需要的光？
• 光在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)位置偏差怎么辦？

Source:lithography gets extreme

為了解決上面這些問(wèn)題（可能還有其他問(wèn)題），就需要設(shè)計(jì)適合的光路傳輸路徑和反射鏡面。使用反光鏡構(gòu)建光路是常用的方法，例如在潛水艇中的潛望鏡。但是肉眼觀察的光強(qiáng)度和EUV中的光強(qiáng)度是完全不同的等級(jí)。在EUV中用到的光反射鏡每一次對(duì)光反射就會(huì)損失 30% 光的強(qiáng)度。這是因?yàn)镋UV中的光“脆弱的不堪一擊”， 連空氣都可以吸收掉 ，到最后就只剩大約2%的光強(qiáng)了。強(qiáng)度不夠怎么辦？照兩次顯然是行不通的，那么只有加大輸入功率。因此EUV是一個(gè)極度“吃電”的“怪物”。

同時(shí)將光路進(jìn)行如此多的反射還有一個(gè)目的，就是為了在不同的傳輸位置設(shè)置采樣點(diǎn)，對(duì)光的信息進(jìn)行 抽樣采集并進(jìn)行分析 ，來(lái)查看光傳輸過(guò)程中有沒(méi)有出現(xiàn)差錯(cuò)。我們知道累計(jì)誤差是非常恐怖的，因此要在每一個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)光路進(jìn)行檢查即使調(diào)整，減小最后的誤差。這里就要提到光學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域的愛(ài)馬仕，漢民微測(cè)科技（Hermes Microvision）。ASML在2016年用31億$的價(jià)格收購(gòu)了這家公司，就是為了優(yōu)化其設(shè)計(jì)和過(guò)程模型的方式，幫助光學(xué)和電子書系統(tǒng)更好的刻畫上芯片的功能。

光路反射，必不可少的就是反射鏡面。說(shuō)到這里就不得不提這個(gè)由制造強(qiáng)國(guó)德國(guó)的蔡司公司制造的反光鏡，這個(gè)反光鏡是由特殊的材料制作的，它 只能發(fā)射13.5nm的光 。這個(gè)鏡子精密到什么程度呢？如果把直徑30cm的鏡子放大到地球這么大，它的表面凸起僅僅有一根頭發(fā)的厚度。這個(gè)鏡子有40層組成，誤差累積會(huì)嚴(yán)重影響最后的效果，因此可想而知每一層的精細(xì)程度。ASML的工程師說(shuō)“ 這可能是地球上人造的最光滑的表面了 ”。說(shuō)到這里讓我想起了《三體》里面的水滴。

是不是感覺(jué)非常牛逼。感覺(jué)EUV就是在挑戰(zhàn)整個(gè)人類的極限和文明高度。

4.這樣就可以量產(chǎn)了嗎？

答案當(dāng)然不是。

• 錯(cuò)誤檢測(cè)系統(tǒng) ：上面提到的在光路中進(jìn)行多次采樣檢測(cè)的工作是為了避免光路出錯(cuò)。當(dāng)然在整個(gè)系統(tǒng)中需要對(duì)每一個(gè)部件進(jìn)行檢錯(cuò)。注意，這可不是寫代碼的時(shí)候找Bug這么簡(jiǎn)單了，一個(gè)程序可能遺留了很多bug，但是并不影響程序整體的運(yùn)行和使用，但是在EUV中，小到納米級(jí)別的一個(gè)顆粒般的錯(cuò)誤都可能導(dǎo)致最后芯片批量的報(bào)廢，這個(gè)成本是無(wú)法估計(jì)的。因此在EUV中必須要存在多種不同的糾錯(cuò)系統(tǒng)，去反復(fù)檢查系統(tǒng)中的bug。
• EDA軟件是一個(gè)非常重要的東西，它直接和你的光掩膜上面刻畫的電路相關(guān)。各個(gè)廠家會(huì)提供對(duì)應(yīng)的PDK，供你按照一定的規(guī)則去設(shè)計(jì)自己的電路。例如Cadence，ADS等電路設(shè)計(jì)EDA軟件。
• 雙工件臺(tái)系統(tǒng) ：雙工件系統(tǒng)是用來(lái)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)（Overlay）的操作的。對(duì)這個(gè)模塊的要求高到什么程度呢？引用網(wǎng)上的一個(gè)說(shuō)法：“ 相當(dāng)于兩架大飛機(jī)從起飛到降落，始終齊頭并進(jìn)。一架飛機(jī)上伸出一把刀，在另一架飛機(jī)的米粒上刻字，不能刻壞了 ”
• 系統(tǒng)集成 ：系統(tǒng)集成好不好做？傳統(tǒng)的行業(yè)系統(tǒng)集成可能還好做。比如測(cè)試測(cè)量行業(yè)，用幾臺(tái)測(cè)試儀器就可以搭建起來(lái)一個(gè)完整的測(cè)試系統(tǒng)，這其中可能就只需要設(shè)計(jì)一些接口、通信總線、軟件界面等。但是千萬(wàn)千萬(wàn)不要認(rèn)為EUV的系統(tǒng)集成非常簡(jiǎn)單。上海電子裝備董事長(zhǎng)賀榮明說(shuō)過(guò)，***內(nèi)部的溫度變化要控制在千分之五度，就需要用到合適的測(cè)溫方法和精準(zhǔn)的傳感器；
• 關(guān)于廠房 ：EUV生產(chǎn)的廠房的光線是黃色的，因?yàn)辄S光波長(zhǎng)很長(zhǎng)，光刻膠對(duì)短光敏感，所以用黃色的光對(duì)晶圓加工來(lái)說(shuō)就相當(dāng)于關(guān)燈；ASML在疫情期間加工進(jìn)度并沒(méi)有受到影響，為什么，因?yàn)榇蠹叶即┏蛇@樣：因?yàn)?**的環(huán)境需要無(wú)塵的環(huán)境，ASML的環(huán)境需要超凈間，比外部干凈1w倍。每小時(shí)凈化空氣30萬(wàn)立方米；***對(duì)震動(dòng)非常敏感，所以對(duì)廠房的地基要求非常高，某種程度上來(lái)說(shuō)需要實(shí)現(xiàn)“懸浮“。還有其他balabalabala......

7nm的極紫外線***，分為13個(gè)系統(tǒng)，3萬(wàn)個(gè)分件，90%的關(guān)鍵設(shè)備來(lái)自外國(guó)，有德國(guó)的光學(xué)設(shè)備和超精密機(jī)械、美國(guó)的計(jì)量設(shè)備和光源設(shè)備。我們來(lái)看看ASML的幾大供應(yīng)商列表：

要把來(lái)自這么多不同地區(qū)和國(guó)家設(shè)備、技術(shù)融合在一起，集成為一臺(tái)EUV，可想難度之大，成本之高，以至于一臺(tái)EUV的價(jià)格可以高達(dá)數(shù)億美元。ASML還有一個(gè)奇特的規(guī)定，只有投資了ASML才能獲取優(yōu)先供貨權(quán)，三星、臺(tái)積電、intel、海力士都是ASML的大股東，大部分的高端***被這些廠商“優(yōu)先”采購(gòu)。

文章最后，我們回到最開(kāi)始提出的問(wèn)題。舉一國(guó)之力能否造出***，這里小編不能說(shuō)這是不可能的事情，因?yàn)樵瓉?lái)我們沒(méi)有原子彈最后也有了（千萬(wàn)不要杠我說(shuō)原子彈和EUV是兩個(gè)不同的東西，小編不是智障。）但是可想而知，要消耗的人力、物力、時(shí)間成本是多少。ASML花費(fèi)了30年的時(shí)間，砸了1000多億人民幣，集合了幾十個(gè)國(guó)家的技術(shù)才研制了EUV出來(lái)。要舉一國(guó)之力在短時(shí)間內(nèi)研制出來(lái)，難度可想而知。