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路透社报道称，中国已经制造了EUV光刻设备。中国芯片产业详解。近日，路透社“报道了中国所谓“曼哈顿计划”的消息，称中国科学家在深圳建造了美国多年来一直警惕的极紫外（EUV）光刻机原型机。中方没有任何官方信息支持这一“爆料”，其真实性不得而知。值得注意的是，西方媒体的报道揭示了西方对中国高端光刻设备崛起的不安。环球网对此评论称，路透社无需因中国技术进步而担心。 EUV曝光设备被西方国家称为先进技术的“最后堡垒”。目前，世界上唯一能够生产它的公司是荷兰的ASML。 Litog设备EUV拉菲纸一直受美国“控制”，只能卖给美国的盟友。一个结果，中国没有EUV光刻设备，只能生产7nm芯片，比传统3nm芯片落后两代。随着中国努力摆脱被其他国家主导的局面，光刻设备“国产化”的进程不断加速。事实上，外媒没有必要“抓谣言”。工信部官网陆续公布了多款国产光刻设备的技术参数，并提供了明确的技术路线图。中国人对EUV光刻设备有典型的疑问。制造氢弹和制造 EUV 光刻设备哪个更难？这个问题需要详细的技术解释，但其背后的想法是非常乐观的。有一天我们会建造它，即使它比氢弹更困难。当然，我们的目标不是创造一个技术孤岛。更深入、更公平的整合融入全球经济和创新网络，有利于我们实现共享、共赢、共同发展。但必须要自给自足，那么生产EUV曝光机需要克服哪些困难呢？我们来讨论一下如何“手搓”EUV光刻设备。精密光刻。目前常规的光刻设备。该工艺使用光学投影光刻。其工作原理俗称“萝卜雕刻”，但雕刻的不是萝卜，而是硅片（也称硅片）。这张照片显示，硅片实际运转时，硅片表面覆盖了一层光刻胶。通过掩模（具有蚀刻的电路图案的基板）用诸如紫外光的光照射硅晶片的表面。光刻胶发生反应并将掩模图案复制到硅晶片上。然后可以去除光刻胶并在其上构建半导体器件硅片的表面。半导体技术的进步主要取决于能否将晶体管沟道长度进一步缩短至7纳米、5纳米，然后是3纳米。如果我们想要制造越来越小的晶体管，我们需要越来越精确的光刻技术。光刻技术最大的挑战在于“光学设计”。第一个困难是衍射极限。为了使光刻变得越来越精确，必须提高分辨率。要提高分辨率，可以缩短光源的波长或增大数值孔径，但这两种方法都极其困难。此前，深紫外（DUV）光刻设备使用波长为193 nm的深紫外光。目前EUV曝光设备的光源波长为13.5 nm。实现这个波长需要非常极端的方法。 ASML官方宣传视频展现了这一震撼时刻。锡熔化形成仅 20 微米的液滴直径，在真空环境中自由落体。当它们落下时，193 nm 深紫外光将锡滴变成云，并再次照射最大功率 20 kW 的二氧化碳激光器以激发 EUV。 ASML的EUV（极紫外）光刻设备的光源必须精确地照亮自由落体的金属液滴。这几乎和用乒乓球击打飞虫一样困难（乒乓球代表性运动员应该能做到，但成为乒乓球代表性运动员已经是世界上最困难的球员之一了），或者说是难度的两倍。此外，由于激发产生的光是瞬时的，因此每秒必须激发大约 50,000 次。此外，制造功率高达20kW的二氧化碳激光器极其困难，所需的电源达到200kW。如此高功率的光激发出的极紫外线的强度是多少？在 210W 左右时，效率仅为5.5%。这是多次重复该技术后达到的最高水平。要知道初始发光效率只有0.8%。增加数值孔径的方法是改变环境的折射率。折射率越高，数值孔径越大。 ASML的上一代LOW NA EUV光刻机的数值孔径为0.33。最新NA EUV高曝光机，数值开口丰富0.55。深紫外光刻设备的重大突破是台湾林本健提出193纳米浸没式光刻概念。水在 157 nm 处是不透明液体，但在 193 nm 处几乎完全透明。同时，水在193 nm处的折射率达到1.44。在真空介质中，分辨率只能达到65 nm，但在浸入超纯水介质中的光刻装置中，理论上可以实现小于22 nm的分辨率。照片是林本肯着。除了水之外，人们还寻找折射率较高的液体。然而，这类液体有非常严格的要求，包括不与光刻胶发生反应、高透光率、高折射率和稳定性。目前正在开发的第二代浸液的折射率为1.64。关键是将整个光学系统浸入水中。ua o líquido。必须解决许多问题，包括如何填充浸液、浸液是否会污染镜头、光刻胶在液体中是否稳定、是否会形成气泡以及如何保证液体的高纯度。获得光学设计的准确图像的第二个主要困难是获得准确的图像。精确成像实际上就是控制像差。像差类似于手机镜头中理想图像与实际图像之间的差异。控制像差需要使用大量镜头，例如DUV光刻设备，需要29个镜头。 EUV曝光设备不能采用DUV透射方式，因为EUV波长太短，容易被其他物质吸收。就连气也能吸收那股能量。因此，整个光刻室必须处于真空状态以减少损失。 EUV光刻设备的全内反射投影系统采用钼/硅镜。镜子上涂有 40 层交替的钼和硅层，因此所有原子都处于“正确”的位置。它不仅可以改善 EUV 反射，还可以吸收其他浪费的光。该反射器的光滑度使其成为宇宙中最光滑的人造结构。如果将反射镜扩大到地球大小，只会留下一根头发丝直径的突起。即使 EUV 极紫外光刻设备的镜片具有如此惊人的镀膜水平，每个镜片仍然有 30%EUV 吸收。整个反射系统需要11个反射器，光刻芯片仅使用2%的光强度。除了光学方面较为明显的技术困难外，欧盟光刻设备V的制造还存在许多一般人无法想象的困难。例子包括制备高分辨率光刻胶、如何精确控制锡微流体的尺寸和流速，以及如何解决因系统冷却引起的振动引起的精确扰动。 EUV光刻设备非常大，大约有双层巴士大小。 2023 年，英特尔接收了世界上第一台高数值孔径 EUV 光刻机，以 250 个单独的集装箱运输。除了尺寸之外，工作环境也尤为恶劣。光刻需要极其无尘的环境，每立方米空气中颗粒物不超过10个，颗粒尺寸小于0.5微米。工作场所需净化30万立方米每小时 rs 空气量。 ASML的极紫外光刻设备上进行外部光刻所需的能量也是“恐怖的”。 EUV每天24小时运行，消耗30,000千瓦时的电力。台媒向台积电表示，EUV光源的功率转换效率仅为0.02%左右，因此一台功率仅为250W的EUV光刻设备实际上需要12.5万千瓦的电力，功耗是DUV光刻设备的10倍。据估计，这一数字将增加一倍以上。因此，EUV 每年可消耗 1000 万千瓦时的电力。同时，EUV光源的电能转化率为0.02%，因此剩余99.98%的电能都转化为热量散发掉，需要大量的冷却散热设备，消耗额外的电能。台积电2021年的用电量足以满足深圳居民一年的用电量。该技术是一种通用技术n 人类的福祉。如果克服上述“地狱模式”的困难，打造出原型机，需要多少年才能量产？美国假设10年，但ASML有7年经验。中国的制造速度一般是其他国家的一半。但这只是一个猜测。这一假设的基础是中国的技术基础、制造基础、人力资源基础和产业链基础足以应对任何技术封锁。 “技术是人类的共同利益”，应该为世界人民的福祉做出贡献。封锁策略只会损害全球科技产业和世界人民的利益。尤其是被夹在中间的阿苏迈。该公司的最新型号是高NA EUV光刻机，可生产2n芯片和1.4纳米，成本为4亿美元。英特尔和三星是唯一订购了五台的公司，台积电不愿意o 购买它们，因为它说它也可以使用旧型号。如果一个新产品卖得不好，研发成本无法收回，企业未来如何开发新产品？英伟达的AI H200芯片此前也曾被封杀，正如有评论者疑惑的那样：“如果把链接切断、断开，还能从低端走到高端，怎么能从低端走到高端呢？”美国政府政策各不相同，可能允许、禁止或最终禁止销售。被允许，说明这种损人不利己的策略是不得人心的，也是完全不可持续的。 Nvidia H200芯片 此外，今年9月，中芯国际已经在测试DUV光刻机。虽然关键零部件已实现国产化，但部分零部件仍需进口。该公司目前正在致力于完全独立的生产。 1年间の継続的な校正を必要とします。这个28nm光刻设备可以生产7nm芯片，理论上也可以生产5nm芯片。して理想的な状态は、中国と外国の抑圧し、覗き见し、心配し、「グローバル化」から孤立するのではなく、心を开いて协力し、科学技术の进歩の配当を真に分かち合うことである。作者 |编辑荣智慧|主编向贤值班|张来排版|阿澈
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