原題目：網傳清華年夜學彎道超車光刻機新計劃，你了解造一個光刻機有多災嗎？
包養網原創 | 迷信有故事汪詰
比來這一周，有一個科技消息傳的很兇猛，說清華年夜學弄出瞭一種新的發生極深紫外光源的道理，可以衝破光刻機的洽商技巧困難，甚至還有良多人傳說我國曾經在雄安開端扶植光刻工場瞭，還有圖有本相，說得有鼻子有眼。
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良多人來問我是不是真的，我先說謎底：新的光源發生道理是真的，但阿誰早在 2010 年就提出瞭，今朝還處在道理驗證階段，離真正適用少說也還有 15 到 20 年的時光。而此次熱炒的清華年夜學的論文實在也是 2021 年頭就頒發瞭，不了解為什麼兩年半後忽然被挖墳出來熱炒。至於雄安建什麼光刻廠雲雲，那就是耳食之言，化為烏有瞭。
明天恰好借著這個話題，來跟年夜傢聊聊造一個光刻機為什吧。” 。”麼那麼難，中國有沒有能夠完整自力自立研收回最進步前輩的光刻機。
光刻機就是用來生孩子芯片的要害裝備，我們用的每一臺電腦，每一臺智妙手機中的芯片就是用光刻機生孩子出來的。
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權衡一塊芯片的工藝進步前輩水平，用的是 xx 納米（nm）如許一個單元。納米是個長度單元，1 包養網納米即是 10 億分之一米。前兩周huawei不是出瞭一款最新的手機 Mate 60 pro 嗎，這手機一出來，年夜傢就驚呼，哇，這款手機用的芯片是 7nm 制程的，不得瞭。這裡說明一下 7nm 制程是什麼意思，簡略來說，芯片上的電子元件，也就是晶體管，是被刻出來的，就似乎我們在橡皮鈐記上科字。在異樣的面積上，能刻出來的晶體管越多，芯片也就越進步前輩。在芯包養情婦片範疇，就是用幾多幾多 nm （納米）來表現芯片的進步前輩水平，數字越小表現芯片越進步前輩。10nm 的比 14nm 進步前輩，7nm 比 10nm 進步前輩，你不要糾結為什麼是 5、7、10、14 如許數字，這包養網面前有復雜的汗青成因。
芯片是用激光在矽片上刻出來的，所以，要把晶體管刻得越小，就需求波長越短的激光。此刻全世界最進步前輩的光刻機用的光源叫極深紫外光，英文簡稱為 EUV包養網，波長是 13.5納米，它是美國公司研收回來的，但這傢美國公司此刻被荷蘭的阿斯麥公司收買瞭。不外這裡要弄清一個概念，不是說 13.5 納米波長的激光就隻能刻 13.5 納米的芯片，它實在能刻 7 納米，5包養網 納米，甚至更小制程的芯片。
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比 EUV 更差一點的光刻機用的光源是深紫外光，英文簡稱 DUV，波長是 193 納米，比 EUV 年夜瞭一個多少數字級。huawei最老手機用的阿誰 7nm 制程麒麟 9000s 芯片就是用 DUV 刻出來的，是的，193 納米的波長，應用一種叫做多重曝光的技巧就可以刻出 7nm 的芯片。但就是這種 193 納米的光刻機，我國此刻也仍是造不出，能造出 DUV 的全世界也隻有japan(日本)的佳能和尼康，以及荷蘭的阿斯麥公司。對，你沒聽錯，美國也不可。
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這裡趁便插一句什麼是多重曝光技巧。我用包養網車馬費一個最簡略的比喻來試著闡明一下，好比說，此刻你有一個畫正方形格子的機械，但它能畫出來的正方形的格子的邊長是 100 毫米，你有沒有措施應用這個機械畫出小於 100 毫米的正方形格子呢？是可以的。方式就是我先在紙上畫良多連在一路的格子，構成網格。然後我把機械稍稍移動一下地位，在這張紙上再畫一次，如許又會畫出一個新的網格，兩個網格堆疊在一路，線條就會交織構成更小的格子。你本身可以拿筆在紙上試一下。
光刻機每次刻芯片的經過歷程就是一次曝光，用 DUV 往生孩子 7nm 制程芯片也是一樣的，一次沒措施，就多曝光幾回，每次曝光之後就變動位置一小步再曝光。如許就可以刻出更小的晶體管。當然瞭，如許做也不是沒有反作用的，那就是犯錯的能夠性也更年夜瞭，年夜範圍生孩子的話，會有良多掉敗的芯片揮霍失落。用專門研究術語來說，就是芯片的良率比擬低，次品率比擬高。
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我先定特性，光刻機是今朝為止，人類有才能制造的最緊密和復雜的機械，沒有之一。一臺光刻機，有三年夜要害部門構成。第一部門是光源、第二部門是光學體系、第三部門是蝕刻任務臺。每一部門的技巧挑釁都堪比登月。
先說光源。要發生 13.5 納米波長的極深紫外光，今朝的做法是用高功率的激光轟擊一個直徑隻有三萬萬分之一米的小錫球（就是金屬錫的錫）。但這一句話缺乏以描寫它的難度，我需求睜開來說。
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起首要讓一束激光正確擊中正在以時速年夜約 200 英裡活動的小錫球，等小錫球的溫度到達 50 萬度時，會成為錫等離子體，這時再用一束激光轟擊它，這時就能發生波長 13.5 納米的極深紫外光。要連續穩固發生這種紫外光，需求包養網以每秒鐘年夜約 5 萬次的頻率轟擊小錫球。這種激光器全世界隻有一傢德國公司能生孩子，這傢叫通快的德國公司用瞭十年時光才研發勝利，單單是這臺激光器就有 45700 多個零件。但你能夠沒想到，通快公司的這臺激光器又依靠於一傢立陶宛的公司供給要害裝備，沒有這傢立陶宛公司制造的光源裝備，通快公司也不可，的確就是螳螂捕蟬黃雀在後的既視感。下一個難關是若何把這種極深紫外光搜集起來，構成一束極深紫外光的激光呢？這就是下一個要害部門。
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光學體系。</st包養軟體rong>為 EUV 研制的這套光學體系全世界也隻有一傢德國公司能制造，它就是赫赫有名的蔡司公司。你能夠傳聞過蔡司生孩子的相機鏡頭是世界上最好的鏡頭之一，可是相機鏡頭與 EUV 光學體系用的鏡頭比起來，那就似乎是螺旋槳撒農藥的飛機和噴氣式戰役機的差異瞭。這套光學體系至多觸及以下這些技巧挑釁：高精度非球面加工，多層膜反射鏡，高東西的品質熔煉，離子束拋光技巧，極限精度磨制。適才說的這一串技巧名詞你不用深究，你隻需求了解，終極的目的是要制作出一片盡對滑膩平整的鏡片，要滑膩到什麼水平呢？就是三體中水滴的那種滑膩水平，鏡片的升沉就是年夜約一個原子的誤差，接近實際上的物理極限。假如用蔡司本身的宣揚比方，就是把這片鏡片縮小到全部德國那麼年夜，升沉也沒跨越 0.1 毫米。假如一個病毒落在這片鏡子上，那就似乎拔地而起一座百米小山。所以，這套光學體系必需任務在真空中，不克不及有任何一點點的幹擾。但有瞭光源和鏡頭還遠遠不敷，這隻是比如我們有瞭科字的刻刀，接下往一個步驟是要在指甲蓋鉅細的矽片上刻出幾百億個晶體管。
緊密儀器任務臺。為瞭把幾百億個晶體管刻成，我們需求一個精度極高極高的把持臺，我很難找到正確的比方來描述它的制造難度。這個把持臺有 55000 個高精度的零件組成，而這些零件又至多依靠於japan(日本)、韓國、中國臺灣、美國、德國以及荷蘭本身供給的專利技巧，少瞭任何一個都不可。
以上這些，大要就是制造一臺今朝世界上最進步前輩的光刻機的難度。它的研發汗青大要是如許，1997 年，英特爾公司和美國動力部配合投資一傢公司，開端研制 EUV 光刻機。在 6 年的時光中，這傢公司研發瞭盡年夜部門的焦點專利技巧。但英特爾和美國動力部都不預計本身造光刻機，由於他們感到造光刻機實在不賺大錢，還不如把焦點技巧受權給一傢本國公司，讓他們往造光刻機。之後，荷蘭的阿斯麥公司拿到瞭這些焦點技巧的受權，然後在三星和臺積電等公司的輔助下，終於在 2010 年生孩子出瞭第一臺 EUV 光刻機的原型機，又測試、優化、進級瞭 9 年，終極在 2019 年生孩子出瞭第一臺可以正式投進貿易生孩子的 EUV 光刻機，總共歷時 22 年。
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但是，固然 包養故事EUV 光刻機是荷蘭的阿斯麥公司生孩子的，但它也不外就是一個組裝廠，隻有 15% 的零件是自立生孩子的，其他 85% 的零件依附入口。又由於美國動力部擁有光刻機簡直一切的焦點專利，所以，阿斯麥生孩子光刻機，需求美國動力部的受權。這就是為什麼假設美國當局說不準把光刻機包養賣給中國，荷蘭的阿斯麥公司隻能聽它的緣由。可以說，一臺 EUV 光刻機是七、八個國傢圍成一個圈，卡著阿斯麥的脖子。
中國想要衝破技巧封閉，自力生孩子光刻機，就需求在所有的三年夜要害部門上完成完整的自立立異。我們此刻隻能說，在第一個光源部門，我們看到瞭一點點盼望。
2010 年，斯坦福年夜學的華人傳授，同時也是清華出色拜訪傳授趙午與他的博士生一路提出瞭一種發生極深紫外光源的新道理，這種道理被稱為“穩態微聚束”，英文簡稱 SSMB，就是應用宏大的粒子加快器來發生極深紫外光。2017年，清華年夜學的唐傳祥傳授團隊與德國的同業一路一起配合，完成瞭試驗的實際剖析和物理design，並開闢測試試驗的包養甜心網激光體系，停止瞭必定的道理驗證。2021 年2 月，他們的包養論文在《天然》雜志上勝利頒發[1]，唐傳授的博士生鄧秀傑是第一作者，唐傳授和德國亥姆霍茲柏林資料與動力研討中間的別的一位傳授是通信作者。這裡趁便提一下學術圈的普通規定，第一作者普通是指該研討課題中進獻最年夜的人，而通信作者則是課題的擔任人和結果受害人。
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到瞭 2022 年 3 月，唐傳祥傳授和鄧秀傑博士又在我國的《物理學報》上頒發瞭同名論文[2]，能夠他們本身也沒想到，一年多後，不了解什麼緣由，大包養網車馬費要是在 2023 年的 9 月 13 日，不了解是哪個自媒體發瞭個錄像，題目很阿誰啥，叫《逆天瞭！清華年夜學SSMB-EUV光源橫空降生，功率到達EUV光刻機40倍》，然後，仿佛一把火，各個自媒體平臺都開端以各類“逆天瞭”三個字開首為題，來包養軟體熱炒清華年夜學的這個 SSMB 計劃，看得我都傻瞭。
我盼望年夜傢沉著的是，我們此刻離完成生孩子極深紫外光刻機還有十萬八千裡，萬萬別包養網上頭。起首，清華的官網上說，2021 年，唐傳祥傳授就曾經向國傢發改委申報把 SSMB 試驗裝配列為十四五國傢嚴重科技基本舉措措施。可是，我沒有查就任何立項的消息。註意，這種平易近用科研項目不是軍事項目，不需求保密，立項都是需求公示的。也就是說，至多到今朝為止，這個項目連立項都沒有立項。</包養appp>
我們就算悲觀一點，來歲立項。這種級此外科研裝配，沒有個 5 年是很難建成的。然後建成瞭今後我們再悲觀點，搞個 3 年測試勝利，然後再花 5 年建成可以商用的光源。這就 13 年曩昔瞭。可是，光刻機的別的兩個要害部門能不克不及在這 13 年中搞成包養網呢？此刻連個影子也還沒有。
並且，我們不了解再過 13 年，美國人、荷蘭人是不是又搞出瞭更進步前輩的下一代光刻機，我們還得持續追。
最初我想說一句小我不入耳的不雅點：
在 20 年之內，這個世界上不成能有任何一個國傢可以完整自力自立的造出一臺代表國際最進步前輩程度的光刻機，美國也不破例。
當然，這隻代表我小我的一點高見，我很盼望被打臉。
我為什麼要把這個不雅點說出來，是由於我真的不盼望曩昔年夜躍進的喜劇重演，中國人是很聰慧，但並不料味著我們中國人就是特別資料的人，全世界一切的種族都是人科、人屬、智人種，中國人和本國人的基因簡直沒有差別，我們不比本國人笨，但也並不比本國人聰慧良多。
腳踏實地才是成長迷信技巧的邪道，光刻機如許超等緊密復雜的機械，追求最年夜范圍的國際一起配合才是最佳處理計劃。前往搜狐，檢查更多
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