今天小編將為大家分享關于***的一些知識。在最近這個不太平的日子里面，要不是美國作妖，可能大眾都沒能夠認識到***這么一個“小”玩意兒竟然成為卡脖子的關鍵環節。

我們帶著這樣的疑問繼續為大家分享關于***的知識，在文章的最后小編會對這個問題提出自己的看法和觀點，希望與大家有交流。

什么是***

光刻-Photolithography，也叫做光刻技術或者是UV光刻技術，利用光纖（準確的來說波長極短的不可見光）將幾何圖案從光學掩膜投射到基板上的光敏化學光刻膠上面，進行一系列化學處理或者將曝光突然刻蝕進材料，以將所需要的圖案沉積制作為新材料。簡單來說就是將設計好的芯片的電路結構“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，通過一個凸透鏡，投影到另外一張“紙”（涂有光刻膠的基板）上面，把電路結構“留”（刻蝕）在上面。

***中的難點

1.關于摩爾定律：

摩爾定律是由英特爾的創始人之一戈登.摩爾提出的：集成電路上可以容納的晶體管的數量每兩個便會增加一倍，也就代表著處理器的性能每個兩年翻一番。在電子的世界里面，所有的信息都一個用兩個數字代表，既0和1。同樣在芯片當中也可以用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、數量直接影響了電子設備的尺寸和性能。原來老舊的臺式計算機使用的電子元器件的尺寸很大、芯片集成的晶體管的數量很少，以至于其計算性能遠不能與現在的電腦或者手機相提并論。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，就會要求芯片里面容納的晶體管的數量越來越多，同時需要保持芯片的體積越來越小。這就需要芯片內部的電路細節能夠做到越來越精細，如今需要兩個器件之間的間距只有幾個納米。那么以人力怎么能夠制造出這么精細的設備呢？那當然是不可能的，人力就不要想了，還是得靠專業的設備+專業的人力。

回想一下，我們在遠程觀測、生物細胞等方面，需要看到更遠的、更小的東西是怎么處理的？應望遠鏡、顯微鏡等設備將小的東西放大。對的，就是用放大。

但是在芯片制造過程中怎么進行放大呢？很簡單，投影儀相信大家都了解過。投影儀可以把小的底片上面的圖像投影到很大的一個幕布上面，讓更多人的看到細節的東西，***的核心之一就是放大。通過制造一個放大了的膜子，將電路畫在上面，然后通過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，人們都在說摩爾定律的極限到了，芯片上面能夠集成的晶體管的數量也到頭了。但是就在這個關鍵的時候，荷蘭的ASML研制出了EUV***，進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，它以波長為10-14納米的極紫外光作為光源的光刻技術。具體為采用波長為13.4nm 的紫外線。)

說到這里不得不提一下公式的東西，也就是瑞利判據。

“在成像光學系統中，分辨本領是衡量分開相鄰兩個物點的像的能力。由于衍射，系統所成的像不再是理想的幾何點像，而是有一定大小的光斑（愛里斑），當兩個物點過于靠近，其像斑重疊在一起，就可能分辨不出是兩個物點的像，即光學系統中存在著一個分辨極限，這個分辨極限通常采用瑞利提出的判據：當一個愛里斑的中心與另一個愛里斑的第一級暗環重合時，剛好能分辨出是兩個像。-百度百科”

簡單來說就是能夠分辨兩個物點的尺寸正比于光的波長，所以想要分辨更小的尺寸就要更短的波長，也就是產生更短波長的光。所以***不停的提升，不斷的折騰，基本上就是為了一件事情，想辦法讓波長更短。但是這就是非常困難的一點。

目前工業界成熟度最高的是使用波長在193nm的深紫外光（DUV），比如醫學里面的近視矯正。但是這個波長在更精細的元器件制造中已經完全不夠用了。直到人們利用DUV產生出了13.5nm的EUV。

EUV并不是直接產生出來的，而是利用DUV光的脈沖去擊打液態金屬錫激發出來的。但是要知道，需要將光通過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擊打液態金屬錫的方法經過一次消耗之后不足夠產生足夠的能量無法正常照射電路。怎么辦？一槍不夠，打兩槍。第一槍把液態金屬錫打平，第二槍激發出光，這樣就能夠保證激發出的光有足夠的能量。

但是我們要知道，在打擊過程中，液態金屬錫是從空中掉落下來的，要控制好光在掉落過程中擊打兩次，同時要控制好之間的時間間距。這就需要擊打的頻率高達50000次/秒。我們通過下面的視頻來看看這個擊打的過程。

3.解決光的問題：

上面提到的是如何解決光源的問題，但是這僅僅是開始的第一步。有了光接下來就需要考慮如何把光傳輸到我們需要照射的掩膜上面了。說到這里就可能會有人說，光嘛，直接照射不就可以了嗎？產生出來，在后面直接懟上一張掩膜就行了嘛，還有什么難的？

其實不然，要是這么簡單那么系統就不會這么復雜和龐大了。在利用光源系統產生光的時候需要解決以下幾個問題：

• 如何保證通過擊打液態金屬錫產生出來的光是純凈的13.5nm的光？
• 如何過濾掉我們不需要的光？
• 光在傳輸過程中出現位置偏差怎么辦？

Source:lithography gets extreme

為了解決上面這些問題（可能還有其他問題），就需要設計適合的光路傳輸路徑和反射鏡面。使用反光鏡構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度和EUV中的光強度是完全不同的等級。在EUV中用到的光反射鏡每一次對光反射就會損失 30% 光的強度。這是因為EUV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%的光強了。強度不夠怎么辦？照兩次顯然是行不通的，那么只有加大輸入功率。因此EUV是一個極度“吃電”的“怪物”。

同時將光路進行如此多的反射還有一個目的，就是為了在不同的傳輸位置設置采樣點，對光的信息進行 抽樣采集并進行分析 ，來查看光傳輸過程中有沒有出現差錯。我們知道累計誤差是非常恐怖的，因此要在每一個環節都對光路進行檢查即使調整，減小最后的誤差。這里就要提到光學檢測領域的愛馬仕，漢民微測科技（Hermes Microvision）。ASML在2016年用31億$的價格收購了這家公司，就是為了優化其設計和過程模型的方式，幫助光學和電子書系統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。說到這里就不得不提這個由制造強國德國的蔡司公司制造的反光鏡，這個反光鏡是由特殊的材料制作的，它 只能發射13.5nm的光 。這個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的厚度。這個鏡子有40層組成，誤差累積會嚴重影響最后的效果，因此可想而知每一層的精細程度。ASML的工程師說“ 這可能是地球上人造的最光滑的表面了 ”。說到這里讓我想起了《三體》里面的水滴。

是不是感覺非常牛逼。感覺EUV就是在挑戰整個人類的極限和文明高度。

4.這樣就可以量產了嗎？

答案當然不是。

• 錯誤檢測系統 ：上面提到的在光路中進行多次采樣檢測的工作是為了避免光路出錯。當然在整個系統中需要對每一個部件進行檢錯。注意，這可不是寫代碼的時候找Bug這么簡單了，一個程序可能遺留了很多bug，但是并不影響程序整體的運行和使用，但是在EUV中，小到納米級別的一個顆粒般的錯誤都可能導致最后芯片批量的報廢，這個成本是無法估計的。因此在EUV中必須要存在多種不同的糾錯系統，去反復檢查系統中的bug。
• EDA軟件是一個非常重要的東西，它直接和你的光掩膜上面刻畫的電路相關。各個廠家會提供對應的PDK，供你按照一定的規則去設計自己的電路。例如Cadence，ADS等電路設計EDA軟件。
• 雙工件臺系統 ：雙工件系統是用來進行對準（Overlay）的操作的。對這個模塊的要求高到什么程度呢？引用網上的一個說法：“ 相當于兩架大飛機從起飛到降落，始終齊頭并進。一架飛機上伸出一把刀，在另一架飛機的米粒上刻字，不能刻壞了 ”
• 系統集成 ：系統集成好不好做？傳統的行業系統集成可能還好做。比如測試測量行業，用幾臺測試儀器就可以搭建起來一個完整的測試系統，這其中可能就只需要設計一些接口、通信總線、軟件界面等。但是千萬千萬不要認為EUV的系統集成非常簡單。上海電子裝備董事長賀榮明說過，***內部的溫度變化要控制在千分之五度，就需要用到合適的測溫方法和精準的傳感器；
• 關于廠房 ：EUV生產的廠房的光線是黃色的，因為黃光波長很長，光刻膠對短光敏感，所以用黃色的光對晶圓加工來說就相當于關燈；ASML在疫情期間加工進度并沒有受到影響，為什么，因為大家都穿成這樣：因為***的環境需要無塵的環境，ASML的環境需要超凈間，比外部干凈1w倍。每小時凈化空氣30萬立方米；***對震動非常敏感，所以對廠房的地基要求非常高，某種程度上來說需要實現“懸浮“。還有其他balabalabala......

7nm的極紫外線***，分為13個系統，3萬個分件，90%的關鍵設備來自外國，有德國的光學設備和超精密機械、美國的計量設備和光源設備。我們來看看ASML的幾大供應商列表：

要把來自這么多不同地區和國家設備、技術融合在一起，集成為一臺EUV，可想難度之大，成本之高，以至于一臺EUV的價格可以高達數億美元。ASML還有一個奇特的規定，只有投資了ASML才能獲取優先供貨權，三星、臺積電、intel、海力士都是ASML的大股東，大部分的高端***被這些廠商“優先”采購。

文章最后，我們回到最開始提出的問題。舉一國之力能否造出***，這里小編不能說這是不可能的事情，因為原來我們沒有原子彈最后也有了（千萬不要杠我說原子彈和EUV是兩個不同的東西，小編不是智障。）但是可想而知，要消耗的人力、物力、時間成本是多少。ASML花費了30年的時間，砸了1000多億人民幣，集合了幾十個國家的技術才研制了EUV出來。要舉一國之力在短時間內研制出來，難度可想而知。