光刻機(jī)制造難度有多大？

2002年SMEE成立，是中國(guó)政府為了填補(bǔ)光刻機(jī)空白而立項(xiàng)。上海微電子裝備公司總經(jīng)理賀榮明去德國(guó)考察時(shí)，有工程師告訴他：“給你們?nèi)讏D紙，也做不出來(lái)?！辟R榮明幾年后理解了這句話。

光刻機(jī)，被稱(chēng)為現(xiàn)代光學(xué)工業(yè)之花，其制造難度之大，全世界只有少數(shù)幾家公司能夠制造。其售價(jià)高達(dá)7000萬(wàn)美金。用于生產(chǎn)芯片的光刻機(jī)是中國(guó)在半導(dǎo)體設(shè)備制造上最大的短板，國(guó)內(nèi)晶圓廠所需的高端光刻機(jī)完全依賴(lài)進(jìn)口。

在能夠制造機(jī)器的這幾家公司中，尤其以荷蘭（ASML）技術(shù)最為先進(jìn)。價(jià)格也最為高昂。光刻機(jī)的技術(shù)門(mén)檻極高，堪稱(chēng)人類(lèi)智慧集大成的產(chǎn)物。

“十二五”科技成就展覽上，上海微電子裝備公司（SMEE）生產(chǎn)的中國(guó)最好的光刻機(jī)，與中國(guó)的大飛機(jī)、登月車(chē)并列。它的加工精度是90納米，相當(dāng)于2004年上市的奔騰四CPU的水準(zhǔn)。國(guó)外已經(jīng)做到了十幾納米。

光刻機(jī)制造難度有多大？

光刻機(jī)跟照相機(jī)差不多，它的底片，是涂滿光敏膠的硅片。電路圖案經(jīng)光刻機(jī)，縮微投射到底片，蝕刻掉一部分膠，露出硅面做化學(xué)處理。制造芯片，要重復(fù)幾十遍這個(gè)過(guò)程。

位于光刻機(jī)中心的鏡頭，由20多塊鍋底大的鏡片串聯(lián)組成。鏡片得高純度透光材料+高質(zhì)量拋光。SMEE光刻機(jī)使用的鏡片，得數(shù)萬(wàn)美元一塊。

ASML的鏡片是蔡司技術(shù)打底。鏡片材質(zhì)做到均勻，需幾十年到上百年技術(shù)積淀。

“同樣一個(gè)鏡片，不同工人去磨，光潔度相差十倍?！盨MEE總經(jīng)理賀榮明說(shuō)，他在德國(guó)看到，拋光鏡片的工人，祖孫三代在同一家公司的同一個(gè)職位。

另外，光刻機(jī)需要體積小，但功率高而穩(wěn)定的光源。ASML的頂尖光刻機(jī)，使用波長(zhǎng)短的極紫外光，光學(xué)系統(tǒng)極復(fù)雜。有頂級(jí)的鏡頭和光源，沒(méi)極致的機(jī)械精度，也是白搭。光刻機(jī)里有兩個(gè)同步運(yùn)動(dòng)的工件臺(tái)，一個(gè)載底片，一個(gè)載膠片。兩者需始終同步，誤差在2納米以下。兩個(gè)工作臺(tái)由靜到動(dòng)，加速度跟導(dǎo)彈發(fā)射差不多。賀榮明說(shuō)：“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?！倍?，溫濕度和空氣壓力變化會(huì)影響對(duì)焦?！皺C(jī)器內(nèi)部溫度的變化要控制在千分之五度，得有合適的冷卻方法，精準(zhǔn)的測(cè)溫傳感器。”賀榮明說(shuō)。SMEE最好的光刻機(jī)，包含13個(gè)分系統(tǒng)，3萬(wàn)個(gè)機(jī)械件，200多個(gè)傳感器，每一個(gè)都要穩(wěn)定。像歐洲冠軍杯決賽，任何一個(gè)人發(fā)揮失常就要輸球。

據(jù)cnBeta、環(huán)球網(wǎng)、快科技等多家媒體證實(shí)，近日長(zhǎng)江存儲(chǔ)從荷蘭阿斯麥（ASML）公司訂購(gòu)的一臺(tái)光刻機(jī)已抵達(dá)武漢。這臺(tái)光刻機(jī)價(jià)值高達(dá)7200萬(wàn)美元，約合人民幣4.6億元。

另?yè)?jù)日經(jīng)亞洲評(píng)論（Nikkei Asian Review）上周報(bào)道，中芯國(guó)際也向阿斯麥下單了一臺(tái)價(jià)值高達(dá)1.2億美元的EUV（極紫外線）光刻機(jī)。這臺(tái)機(jī)器預(yù)計(jì)將于2019年初交貨。

雖然是買(mǎi)別人的東西，但是這兩條信息還是足夠令國(guó)人興奮，畢竟這種機(jī)器咱們?cè)觳怀鰜?lái)，人家不賣(mài)給咱們，自己的芯片制造就搞不定。

上面這個(gè)就是ASML光刻機(jī)的截面圖，這臺(tái)機(jī)器價(jià)值不菲。事實(shí)上中國(guó)的芯片制造商們要想量產(chǎn)7nm及其以下的工藝的芯片，就必須引入EUV光刻機(jī)。

目前全球只有一家企業(yè)在光刻機(jī)市場(chǎng)上占據(jù)了80%的份額，就是處于荷蘭的ASML，旗下所研發(fā)的EUV光刻機(jī)曾售價(jià)高達(dá)1億美元一臺(tái)，而且還不一定有貨。皆因每臺(tái)光刻機(jī)的裝配大約需要50000個(gè)零件左右，預(yù)計(jì)ASML2018年面向全球的產(chǎn)量?jī)H為12臺(tái)，也就是1個(gè)月只能有1臺(tái)出售給半導(dǎo)體廠商。國(guó)際上著名的芯片制造商如Intel、臺(tái)積電、三星都是它名下的股東。