ASML最新研发的光刻机强到离谱。
High-NA EUV突破到0.55,采用13.5纳米极紫外光,一台售价高达3.5亿欧元,约28亿人民币。
2025年上半年,ASML计划量产18A工艺芯片,并于2025下半年完成交付,猜猜优先供货给哪家?
光刻机是解决“在硅片上如何制作出电路图样”的设备。
硅片基底表面需要涂抹一层具备高度光敏性的胶,俗称光刻胶,接着用光刻机发射紫外光、深紫外光、极紫外光这类特定光,将掩膜版上的电路图案投射投射到硅片上。
当光刻胶被照射到之后,由于其具备高度光敏性,所以会产生反应,导致留下图案痕迹,接着通过一连串物理化学工序,图案会转变成电路。
一层电路肯定不够,于是就像造房子一样,一层一层的电路不断堆叠在一起,每层之间的误差需要控制在纳米级别,这有多离谱?
人类一根头发丝的直径约50~100微米,约等于5万~10万纳米,意味着芯片精度比头发丝还要细几万倍,稍微有所差池就会前功尽弃。
看着原理似乎也不难,但光刻机不仅仅是一台设备,而是集人类最顶尖的光学、材料、机械、电子、软件等技术于一体的“超级系统”。
为什么会说,光刻机的制造难度是原子弹的十倍、百倍甚至是数百倍?先来看光源。
光的波长越短,光子能量越高,436nm、365nm的传统光源,能生产微米级或低端纳米级芯片,193nm的DUV光源,能生产7~28nm芯片,13.5nm的EUV光源,能生产5nm以下的芯片。
极紫外(EUV)光源需要用功率超过40kw的高能二氧化碳激光,去轰击每秒5万滴液态锡微滴,从而激发出波长13.5nm的极紫外光,其中,激光与锡滴的碰撞误差不差过1纳秒。
Cymer的EUV光源技术涉及高能物理、材料学、光学和精密控制等领域,这些技术筑起的壁垒高墙,使其光源技术遥遥领先,在EUV光源上用“垄断”来形容也不过分。
2025年,Cymer的EUV光源技术再次突破,能效从0.8%进一步提高到5.5%,光源功率从50W提高到250W以上。(美国Cyme:ASML子公司)
除了光源,再来看下镜片。
ASML的顶级EUV光刻机配备德国蔡司镜片,这东西有多离谱?
蔡司通过离子束抛光技术,使得镜片面形精度优于0.1nm,蔡司的镜头平滑度已经接近物理极限,如果把镜片放大到美国领土面积大小,表面起伏才0.4mm,比中子星表面的几毫米粗糙度都要低。
蔡司联合ASML掌握4.3万项专利,在镜片领域可以说一骑绝尘。
以上仅仅简单讨论了“光源”和“镜片”,而一台EUV光刻机的零部件超过10万个,软管长度都要2公里,涉及的领域包括光学、精密机械加工、电子、材料科学、计算机软件、化学化工、物理和热力学等。
这么多零部件基本都要最好的,就连美国都无法将所有先进技术整合在一起,所以美国、德国、日本等掌握部分核心技术的国家,最后集体选中荷兰,一同整合的全球供应商超过5000家。
简而言之,不是荷兰有独立生产最顶尖光刻机的能力,而是西方阵营不论单独拎哪个国家,都造不出最顶级的光刻机,但谁都想要,又不放心把公司设立在美、德、日等国,所以大家“拼团”找个“中间国家”合力研发。
所以网上有两种说法,看似夸张又好像在情理之中。
1.顶级光刻机的制造难度,是原子弹的10倍、50倍甚至100倍。
2.即便公开图纸,你也造不出来。
ASML最新款High-NA极紫外 (EUV) 光刻机,出彩的地方在于数值孔径(NA)再次得到了突破。
数值孔径越高,微细加工能力越强,分辨率越佳。
NA0.33的EUV光刻机能制造出5~7nm芯片,而这台新款 EUV的NA是0.55,能生产出2nm芯片,可以实现8nm级别的分辨率,如果NA超过0.7,那就能生产出1nm以下的芯片。
这款High-NA极紫外光刻机重约150吨,售价高达3.5亿欧元,约28亿人民币,能轻松生产2nm芯片,并且产品优先提供给英特尔。
除了表面数值“恐怖”之外,最可怕的地方在于,光刻机NA的每次突破,背后都是大量光学、材料、控制技术等领域的集体突破,并不单指某个领域,此间形成的技术壁垒厚到令人感到无奈。
更新时间:2025-05-14
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