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全球工业科技我国高端芯片的设计与制造差距( 二 )


首先就是原材料 ， 晶圆（沙子提炼出高精度的单晶硅 ， 做成硅锭 。 然后硅锭进行切割 ， 切割成一片一片的晶圆） 这方面技术我们国内是有的 ， 而且是世界的先进水平 。 晶圆制作出来之后 ， 就要往上涂一层光刻胶！这一层胶 ， 目前是被日本与美国垄断的 ， 日本的信越和美国的陶氏化学属于垄断地位 。 我们国内的光刻胶只能从事一些中低端的集成电路制作 ， 在高端芯片上是空白 。 没有！把光刻胶涂在硅片上 ， 这需要一个仪器叫做涂胶显影机 ， 目前也是日本在垄断 。 我们国内没有 。 把胶涂在硅片上后 ， 很多朋友 ， 读者就知道接下来要进行什么了 。 对 ， 没错!光刻机 。 很多朋友认为这是我国最大的短板 ， 特别是高端的光刻机 。
光刻机这个产品 ， 是集人类物理学 ， 化学 ， 电学 ， 光学包括机械最高科技水平的结晶 。 这个世界上 ， 高端的光刻机 ， 没有任何一个国家能单独把它造出来！光刻机上使用的光源 ， 加工7纳米制程的光刻机 ， 光的波长要非常非常短 ， 肯定要远远小于7纳米 ， 只能采用极短的紫外线光！目前这个光源是美国垄断的 。 然后光线要通过镜片 ， 这个镜片目前顶级光刻机 ， 采用的是德国的蔡司镜头 ， 搞摄影的朋友和读者都知道 ， 世界上没有任何一家公司 。 论光学镜片的加工能超过蔡司的 。 另外 ， 紫外线光通过镜片后光斑很小 ， 也就是一个指甲盖那么大 。 但是晶圆很大 ， 晶圆现在的尺寸现在大概12英寸 。 很明显光源是无法覆盖这个晶片的 ， 那怎么办！只能这一片晶片在不停的移动 ， 曝光一个地方后移动去曝光另外一个位置 ， 始终这样不停的移动 ， 不停的曝光 。 这种高精度的移动 ， 它的精度要求有多高呢？我给大家举个例子 ， 我现在人在北京 ， 手里拿了一个篮球 ， 篮板和球网在上海 。 我在北京投篮直接投到上海 ， 要精准的落在篮网里面！精度要求就是这么高！这就是现在人类机械工业所能达到的精度的顶峰！国内的机械水平怎么样 ， 我相信大家也是清楚的 ， 好点的轴承都还需要进口 。 所以在光刻机上面 ， 世界上高端光刻机只有荷兰的ASML公司能够生产 。 不是说荷兰的ASML公司他的技术有多高 ， 而是他集成了这个世界上所有的高科技于一身 。 高端光刻机80%以上的零部件 ， 都是从世界各地进口来的 。 ASML公司只是把它组装起来 。 高端光刻机并不是政策支持 ， 投入巨额现金！我就能造出来 ， 这个是不可能的 。 在这只是请大家认清这个客观的现实 。 低端光刻机我们还是可以制造出来的 ， 在这就不多说了 。
经过光刻机曝光之后呢 ， 光刻胶有一层被洗掉 ， 有一层继续在晶圆的表面 。 它就继续保护着晶圆的表面 ， 然后蚀刻机就开始出动了 。 蚀刻机就是把露出表面的晶圆 ， 把它刻成一条一条的凹槽 ， 往晶圆里边注入别的元素 ， 就需要凹槽！磷元素注入凹槽就会和硅元素形成一个N结 ， 硼元素注入凹槽后就和硅元素形成P结 。 我们知道芯片上 ， 成千上万的晶体管其实就是一个又一个PN结 ， 这些PN结就构成一个又一个的门电路 ， 在凹槽里面注入磷·硼元素就是为了形成一个又一个的PN结 ， 当然这个步骤分两步走的 ， 先刻槽·注入磷形成N结 ， 然后把晶圆冲洗干净 。 再涂一层光刻胶 ， 再进行曝光 ， 再刻槽 ， 然后注入硼元素形成P结 。 这两个步骤 ， 就需要两种不同的机器 。 第一个就是蚀刻机 。 蚀刻机 中国制造水平是处于世界的先进水平的 ， 我们还是有先进行业的 。 国产的16纳米的蚀刻机已经投入量产了 ， 7到10纳米的蚀刻机也能造的出来 ， 居于国际的先进水平！但是在注入这些磷和硼元素的机器 ， 它叫做离子注入机 。 这方面日本现在是处于垄断地位 ， 没有那个国家的水平比日本还要高 。 PN结形成后 ， 还要依靠离子注入机 ， 注入一些金银铜等元素形成导线 ， 把一个又一个PN结连接起来 。 形成电路 。 大概就是这样一个原理 ， 当然了具体的程序肯定是非常复杂的 。


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