屡被掐脖子，国芯当自强：光刻机之殇，高端芯片制造到底有多难

5月15日，美国商务部门发布了一条极富针对性的禁售条例，具体内容是“凡是使用美国软硬件技术或者是半导体生产制造设备的厂商，在和华为进行商务合作之前都必须获得美国的许可，缓冲期为120天。”

​此消息一出，仿佛向华为打出了一张兵粮寸断。好汉难为无米之炊，这使得华为各种设备所需的高端芯片，有可能面对断供的风险。

而同样难受的还有全球最大的芯片代工企业台积电。由于台积电的软硬件都有美国技术的支持，所以也在这条禁令限制的范围之内。要知道，华为每年的订单占到台积电营收总额的20%左右。

有的小伙伴也许会疑惑，华为的麒麟芯片不是自主研发的吗，为什么还会受制于人呢？

其实，华为的高端芯片只是自主设计，但却不能自主生产，芯片的生产加工是极端的技术密集型产业，想在短时间内建立起一条完整的芯片制造产业链，实在是难如登天呀。

那么一枚小小的芯片，究竟是如何生产出来的呢？这其中的哪些技术，又属于美国禁令当中的使用了美国软硬件的制造设备呢？我们为什么不能自主生产高端芯片呢？

首先我们来了解一下芯片的制造过程。一颗芯片要在不足指甲盖大小的空间里，包含20亿个晶体管结构，其内部犹如一座超级城市，线路错综复杂、气势恢宏。

如此精妙绝伦的设计是如何制造出来的呢？制造芯片最基础的材料就是沙子，其主要成分是二氧化硅。首先通过在高温下的还原反应，从氧化物中提炼出高纯度的硅晶体，并制成硅锭。再切割成薄脆的圆盘形状，这就是晶圆，也是制造芯片的胚胎。

下一步就是光刻了。首先在晶圆上敷涂一种特殊的光刻胶，再将客户设计完成的，包含数10亿个电路元件的芯片蓝图，制作成掩膜。掩膜可以理解为一种特殊的投影底片，其中包含了芯片设计的蓝图。

中芯国际持续发力7nm芯片，追赶台积电

科学时讯 最新消息：最近，中芯国际好消息频频，先是获得160亿巨额融资，芯片加工技术也取得了重大突破。据悉，中芯国际的N+1芯片制程工艺已逼近7nm芯片制程工艺水准，N+1、N+2正奋力追赶7nm工艺。简单来说，中芯国际再一次缩短了与台积电、三星之间的差距。

下一步就要将蓝图转印到晶圆上。性能越强悍的芯片，就需要在更小的晶片范围内，放进更多的电子元件，因此也对投影的分辨率有更高的要求。这就好比是要画出更加精细的图纸，就需要更细的笔尖一样。投影光源的波长越短，所能投射出画面的精度就越高。所以光刻机的光源波长不断的追求更短、更精密。目前只有最先进的EUV光刻机，才能完成各家顶级的七纳米和五纳米的芯片制造，而台积电便是其中的佼佼者。

通常在一片晶圆上可以印刷成百上千个晶片，整个投影过程类似于我们初中所学的凸透镜成像原理。利用极紫外光，将芯片的蓝图投影到晶圆的光刻胶膜上，光刻胶膜发生光化学反应，被光照的地方变得可溶于水，经过显影清洗后，便留下了光刻的芯片电路。

再利用特制的化学药水进行蚀刻，从而得到各种纵横交错的电路沟槽。再通过注入对应的杂质离子，在高温下扩散，直至满足设计所需的导电性能，然后再将上述一系列流程重复20至50遍，使得晶片有更加复杂的三维结构。最后再通过金属镀膜技术，将各层原件之间相互导通。

最后送往晶圆测试部门，在这里将对晶圆的制造工艺以及预期的性能进行测试，在测试无误后切割封装交付客户使用。那些不合格的晶片将作为电子垃圾而丢弃。

通过以上介绍我们不难发现，整个芯片的制造过程需要大量精致的光学技术、材料技术以及精密的加工技术，任何一个流程的疏漏都无法完成芯片的制造。而其中的高精度光刻机，更是整个半导体产业的命门之所在。

目前最先进的光刻机，是由荷兰的ASML公司制造的，该公司生产的EUV极紫外光刻机更是一骑绝尘。

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