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光刻机比原子弹更难造?荷兰人:给图纸中国人也造不出光刻机!
发布于 2025-07-15 01:43 阅读()
在芯片产业中,有一种设备堪比经济领域中的“印钞机”,其价值不仅巨大,而且远超印钞机本身——这便是光刻机。
放眼全球,唯一能够制造出最先进光刻机的公司,便是荷兰的阿斯麦(ASML)。中国的中芯国际曾为获得一台EUV光刻机苦等多年,然而始终未能如愿。
荷兰公司甚至曾言:“即便将图纸交给中国,也无法制造出光刻机。”这让人不禁好奇:难道光刻机的制造比原子弹还困难吗?为什么荷兰人敢如此自信?
“造得了原子弹,却造不出光刻机?”这一言论在许多人中引发了广泛的讨论。许多人认为,早年我们一穷二白,依靠坚定不移的决心突破了核武器技术的困境;而如今,国力日益强盛,科技进步日新月异,光刻机这种设备难道我们就无法攻克吗?
然而,原子弹和光刻机的制造过程本质上有着显著的区别。为了形象地描述这一点,可以说:原子弹的突破依赖于顶尖科学家的努力,而光刻机的制造却需要全国上下的共同奋斗。
回顾当年我国研制原子弹的历程,最为关键的环节便是寻找制造原子弹的原料——铀235。铀235在自然界中极为稀有,但其特性却异常特殊。当铀235受到强烈撞击时,它会自发分裂成多个更小的原子,并释放出高速粒子。这些粒子继续撞击其他铀235原子,产生连锁反应,释放出巨大的能量。能否找到铀235,几乎决定了原子弹的制造成败。
尽管铀235的获取极为困难,但这仅是原子弹制造的第一步。上世纪50年代,全球市场上每千克铀235的价格达到了1600万美元,按当时中国的年GDP计算,根本无法承担其费用。更糟糕的是,铀矿的开采和贸易高度集中于少数几个国家,如南非、美国、加拿大等,这使得中国想进口铀235几乎成了不可能完成的任务。
因此,我国不得不组建了大量铀矿勘探队,深入大西北、东北边境等地区,开展艰苦的勘探工作。终于,在华中地区找到了铀235的矿藏,为后续的原子弹制造奠定了基础。
但即便如此,铀235的提纯过程依然复杂且危险。经过一系列精密加工后,原子弹的生产仍然充满了巨大风险。制造过程中,铀235的不稳定性要求每一步都要极其小心,稍有差池便可能酿成灾难。
相比之下,光刻机的制造看似更加安全,但其对精度和工艺的要求却远超原子弹的研制水平。光刻机,正式名称为“掩模对准曝光机”,虽然名字平淡无奇,但其技术内涵和细节却异常复杂,涉及的领域几乎涵盖了现代科技的所有前沿技术。
光刻机是制造高精度集成电路的核心设备,它能将设计好的电路图案通过光刻技术转印到硅片上,从而制造出高精度的芯片,被誉为“现代工业的奇迹”。而光刻机的商业价值,甚至超过了印钞机。如今,全球最先进的光刻机只有荷兰的阿斯麦能够生产,而每年生产的最先进的EUV光刻机数量也仅有20台左右。
为了争夺这20台EUV光刻机,中国台湾的台积电、韩国的三星等企业都争得头破血流,而中国的中芯国际,尽管等待了近十年,却始终未能得到一台具备世界顶尖水准的光刻机。
面对芯片封锁的困境,中国曾与荷兰的阿斯麦公司进行谈判,试图打破这一技术壁垒。然而,荷兰公司却坚决拒绝,甚至宣称:即使给我们图纸,中国也造不出光刻机。那么,荷兰人真的是言之有理吗?
上世纪80年代,荷兰的阿斯麦公司还是一家小型企业,隶属于工业巨头利物浦集团。当时,公司仅有30多名员工,办公环境简陋,条件极为艰苦。然而,正是这群人怀揣着将光刻机打造出来的梦想,不断迎难而上,最终成就了今天的辉煌。
在那个时代,芯片制造工艺的精度还局限于微米级,世界上的半导体巨头如日本的尼康和美国的GCA都在光刻机领域占据了重要位置。尼康公司凭借其精湛的技术,仅用了三年时间便成功拿下了英特尔、AMD等大型厂商的订单。
然而,尼康在21世纪初却迅速衰退。与阿斯麦采用全球供应零部件的合作模式不同,尼康始终坚持独立研发,其光刻机制造技术受到自家资源的限制。到了1990年代,光刻机的精度瓶颈限制了技术的突破——在193纳米这一参数上,全球无人能超越。
如何突破这一瓶颈成为了所有半导体企业的关注重点。当时,尼康的做法是稳步推进,不断精雕细琢;而阿斯麦则采取了更为激进的极紫外(EUV)技术,突破了这一精度限制。EUV技术利用极短波长的紫外光,能够实现10纳米以下芯片的制造。
这一切的背后,正是台积电工程师林本坚提出的“沉浸式光刻”技术。虽然这一方案简单,基于光的折射原理,但当时全球的半导体企业对其并不看好,甚至劝林本坚不要插手。然而,阿斯麦却敏锐地察觉到这一技术的潜力,并在2004年成功研制出了第一台样机,成为了光刻机领域的领军企业。
但即便如此,光刻机技术的更新换代速度极快,任何一项新的突破都需要时间的积累。而阿斯麦之所以能说出“给中国人图纸,中国人也造不出光刻机”,正是因为这项技术的成功积累,涉及了光源、透镜、反射镜、真空环境配置、防护膜等数十年技术的沉淀。
阿斯麦的崛起背后,除了自身技术积累外,美国政府的支持也至关重要。美国联合了全球多个盟国,共同资助阿斯麦的研发,并要求其提供美国技术的部分转让。更重要的是,光刻机的关键部件,大约55%的零部件必须来自美国供应商。
如果中国真的获得了EUV光刻机的图纸,获取核心材料和零部件将是一个无法逾越的障碍。例如,生产EUV光刻机核心部件——大功率光源的公司,只有美国的CYM公司能提供,全球范围内其他公司都无法制造这种高精度设备。
因此,荷兰人所说的并非完全空穴来风,制造出EUV光刻机并非易事。但制造普通光刻机并不困难,荷兰人这番话虽然在某种程度上成立,但也不能全盘否定中国的进步。事实上,中国在光刻机技术上的突破正在逐步推进,未来可期。
在2021年,中国的上海微电子宣布成功研发出了28纳米光刻机,尽管这款机器未能通过最终的验收,但我国光刻机技术的进步依然显著。目前我国的光刻机水平已达到90纳米,正在朝着更先进的28纳米甚至14纳米技术迈进。
实际上,中国完全有能力研制出自主的光刻机。上世纪60年代,清华大学的徐端颐教授曾带领团队开始研制光刻机,虽然当时外界封锁严密,且没有任何外部技术资料,徐端颐的团队依旧从零开始,成功制造出我国第一台光刻机。
1971年,我国的第一台国产光刻机问世。经过不懈努力,1980年我国第二代光刻机达到了0.8微米的精度,已具备世界一流水平。到1990年代,我国的光刻机技术更是取得了惊人的突破,甚至吸引了外国企业前来洽谈合作。
然而,正是一次展览会的开放,揭示了我国光刻机技术的“软肋”。由于缺乏“知识产权”意识,
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