美国人为什么要限制我们购买 荷兰光刻机是做什么的东西

想要制造芯片,光刻机是无法绕开的核心设备 。利用紫外线除去晶圆表面的保护膜 。它就是一个成像设备,能把光源照射到设置好的图像,通过成像系统把电路图形精确复制到晶圆上,从而制造出芯片所需的图形和功能区 。
光刻机到底是什么东西,美国人为什么要限制我们购买?
当今社会中,几乎所有的电子设备,像电脑、手机、汽车、飞机都需要芯片的加持 。
芯片是什么,它是怎么制造出来的?
一枚芯片,只不过指甲盖那么大,却能在几十平方毫米的空间里,运行几十亿个晶体管 。

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【美国人为什么要限制我们购买 荷兰光刻机是做什么的东西】想要制造芯片,光刻机是无法绕开的核心设备 。利用紫外线除去晶圆表面的保护膜,这个机器就是光刻机 。
它就是一个成像设备,能把光源照射到设置好的图像,通过成像系统把电路图形精确复制到晶圆上,从而制造出芯片所需的图形和功能区 。
原理很简单,关键是需要纳米级别的精确度 。就像原子弹爆炸的原理,早就不是什么国家机密,但真正制造出一枚核弹,却不是那么容易的事情 。
制造光刻机有哪些困难?
首先是光源问题 。
光刻机是用紫外光刻画在晶圆上,这就对光源有了极高的要求 。

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目前,世界上最先进的光刻机已经做到3纳米 。这里的3纳米是指节点技术的关键尺寸,指的是栅极长度(gate length),也就是单个晶体管的长度 。
这个长度越小,意味着在同样面积的晶圆上可以布置的晶体管越多 。栅极的缩小是提升器件开断频率的重要方法之一 。频率高了,就意味着芯片跑得更快 。
据说这样的光刻机可以加工13 纳米线条 。我们的头发丝直径大约是 50~70微米,换言之,这种光刻机可以刻画出只有头发丝直径1/5000的线条 。

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目前世界上最先进的光刻机是荷兰ASML公司生产的极紫外光刻机(EUV) 。比起DUV光刻机,它把193nm的短波紫外线替换成了13.5nm的极紫外线,能够把光刻技术扩展到32nm以下的特征尺寸 。
而EUV光刻机的光源来自于美国的Cymer,这个13.5nm的极紫外线是从193nm的短波紫外线多次反射之后得到的 。道理是这么说的,可做起来太困难了 。
美国的这家生产EUV光刻机光源的公司是世界上唯一的一家公司,也就是说除了他家,别人都无法生产 。
没有光源,光刻机就无法工作 。这就是垄断 。
其次是反射镜 。
反射镜的作用是把模板上的电路图等比例缩小,在硅片上以电路图的形式呈现出来,这是制造芯片的关键元件 。
ASML公司EUV光刻机的反射镜来自德国的蔡司 。
EUV多层膜反射镜作为光学系统的重要元件,成为了EUV光源的一项关键技术,需实现EUV波段的高反射率 。
第三就是工作台的精度 。
光刻机的工作台控制了芯片在制造生产中的纹路刻蚀,工作台的移动精度越高,所加工的芯片精度就越高 。
ASML公司的EUV光刻机工作台采用的是一种高精度的激光干涉仪,以此进行微动台的位移测量,构建出一个闭环的控制系统,进而实现纳米级的超精密同步运动 。
在芯片制造过程中,并不是一次曝光就可以完成的,在制造过程中要经历多次曝光,这也就意味着,在芯片制作过程中要进行多次对准操作 。
芯片的每个元件之间都只有几纳米的间隔,在这种情况下,掩膜与硅晶圆之间的对准误差都必须控制在几纳米范围内 。


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