国产芯片又被美国掐脖子！光刻机之殇，高端芯片制造到底有多难？

近日，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。

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。

很多人也许会疑惑，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。

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，这是一枚采用了20纳米工艺的苹果a8手机芯片，在不足指甲盖大小的空间里，包含了20亿个晶体管结构，其内部犹如一座超级城市，电路错综复杂，气势恢宏，如此精妙绝伦的设计是如何被制造出来的呢？

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，从氧化物当中提炼出高纯度的硅晶体，并制成规定，再切割成薄脆的圆盘形状，这就是晶圆，也是制作芯片的胚胎，下一步就是光刻了首先在晶圆上附图一种特殊的光刻胶，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眼膜，眼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。

下一步就要将蓝图转运到晶圆上，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，投影光源的波长越短，所能投射出画面的精度就越高，所以光科技的光源波长不断的追求更短更精密，从紫外线、uv到深紫外线duv再到集紫外线euv目前只有最先进的才能完成各家顶级的7纳米和5纳米的芯片制造，而台积电便是其中的佼佼者。

国产芯片材料突破5纳米

近日，美国安全局对华为芯片断供，指控华为存在安全问题导致国产芯片突破，并表示华为新建底层构架是一种威胁，不会对阿里巴巴与腾讯封锁，原因它们听话。 另外，北京碳基集成电路研究院5纳米芯片研发成功。 15年来，美国芯片占据中国芯片市场的主力军，表示

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时刻，从而得到各种纵横交错的电路沟槽。再通过注入对应的杂志例子，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20~50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，将各层元件之间相互导通。

最后就要对晶元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被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。

目前世界上最先进的光刻机是由荷兰的公司制造的，该公司生产的euv集子外光刻机更是一技绝尘，独领风骚。为了产生极短波长的紫外线，利用超大功率的激光器发出激光脉冲，当激光脉冲击中微米级的液态金属吸液滴时，瞬间将其转化为高温等离子电浆，同时激发出光刻机所需要的极端紫外光。再通过一系列的反射镜面送入光刻机的投影镜头，对晶圆进行光刻，这样的一台光刻机重量将近200吨的庞然大物，被称为是现代工业的皇冠。他们是生产机器的机器，是地球上最精密的仪器之一，单台售价高达1.5亿美元，而且还不是有钱就能买得到的。

在去年中兴国际就曾向荷兰sma公司订购了一台euv光刻机，但因为种种阻力至今仍然没有交付，原因是其中包含多项须经美国授权的技术专利，其中就包括光刻机的激光光源系统，芯片制造行业是高度技术密集型和资本密集型行业，而且研发周期长，各种理由不胜枚举。古人说千里之行始于足下，我们要追赶还需多几分，忍辱负重，低调踏实的做事，切不可自暴自弃，浅尝辄止！

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