文 | 速食睡眠

编辑 | 江语迟

信息源：本文陈述所有内容皆有可靠信息来源赘述在文章结尾

序

半导体作为现代高新技术的集大成者，对于制造工艺的要求极高，能否掌握半导体的制造工艺，也从侧面反映了一个国家的科技水平。

就在这个月22号，华为公布了自己的一项新专利，整个专利技术直接把矛头指向了5nm的芯片技术，经过了漫长的追赶之后，华为终于是能够扬眉吐气一回，彻底不装了。

这个消息堪称炸裂，具有里程碑的意义，但同时也让人心里面有点疑惑，华为的这项专利究竟是什么呢？这项专利又是如何和5nm的芯片联系到一起呢？

华为的新专利

这个月的22号，国家专利局公布了一项足以让无数国人都为之振奋的新专利技术，甚至是能够改变的整个国内半导体行业的格局，也很有可能打破这方面的垄断和限制。

这项专利的名字有些冗长，挑重点来说，专利的名字里面有几个的关键词值得注意，那就是半导体装置，还有该半导体装置的制作方法。

光是从这两个的专利的关键词当中，就能够感受到这项专利沉甸甸的分量，就目前半导体装置在国内的处境和地位，这个专利的重要性可想而知。

在国家专利局的官方网站能够看出来，这项专利的所属人正是华为技术有限公司，也就是人们口中经常提到的那个华为。

在国内的半导体行业当中，华为算是所有制造企业当中的佼佼者，能够取得这样重大的突破，从某种意义上来说，确实足够振奋人心，这也意味着国内的半导体行业都会因此受益。

由于半导体行业本身具有着很高的技术壁垒，同时也需要很高超的配套技术和相对应的尖端工艺，想要能够成功越过这样的技术壁垒，其难度可想而知。

不过和半导体超高门槛相对应的也就是半导体芯片的泛用性，在未来大数据和AI飞速发展的时代，半导体芯片的重要性也会水涨船高。

其实除此之外，半导体芯片还能够应用在很多领域，如果能够掌握高端的半导体制造工艺，在很多高新技术上面都能够快人一步。

但是关于华为的这个专利本身，不管是华为公司官方还是国家专利局的相关信息上面，都找不到详细的解释和说明，华为对此也没有进行回应。

这项专利的突然公布，仿佛石沉大海一样没有一丁点官方的消息，就好像是对于华为来说，这个专利“稀松平常”，可是明眼人都能够看出来，华为的这项专利真的不一般。

那么自然也就会有不懂行的人产生好奇：华为的这个看起来很厉害的专利，究竟是做什么用的呢？

想要造5nm芯片难上加难

尽管官方没有公布任何相关的回应，但是从这个专利本身的制作工艺上面，还有对专利的简单描述上，或许能够看出来端倪。

专利的名字里面写的就是自对准四重图案化，这是一个很专业化的名词，不妨把它拆开来看，分别拆开成“自对准”和“四重图案化”两个名词。

直接用顾名思义的方式来理解，自对准技术应该就是一种自动化的技术，能够用自动的手段来实现某个流程中的对准操作。

在半导体这种精细化程度非常高的行业当中，能够实现机器自动化控制，很明显是好处多多，相比于手动肯定更加精准快捷，出现失误的可能性也大幅度降低。

四重图案化这个名词看起来更专业，也更加难理解，但是在这项专利的描述当中能够看到，四重图案化对应的就是半导体装置表面的四层图案化硬掩膜层。

这四层硬掩膜层位于整个半导体装置的待刻蚀层表面，也就是说，四重图案化等于就是在半导体的表面，通过一层一层的逐层操作，在表面形成特殊用途的掩膜层。

具体的用途我们不得而知，但可以肯定的是，华为的这项看起来很是晦涩难懂的专利，实际来说也确实高大上，对于半导体行业的发展也肯定有着重大的意义。

可是如果从专业的角度来看，华为的这项专利在半导体的制作工艺当中，能够起到化繁为简的作用，通俗点来说也就是“大事化小，小事化了”。

就拿官方已经公布出来的大概工艺来说，这项专利其实就是把一个根本不可能做到的目标，然后拆分成小的目标逐个击破，也就是四重图案化这个步骤。

要想制造出来一块半导体芯片，其实最关键的也是最难的步骤，就是“刻蚀”这一环节。

这个环节到目前为止，基本上都是重度依赖于光刻机这个设备，市面上很难找到更好的办法，未来估计也不会出现解决办法，对于高精度的半导体芯片来说更是如此。

在刻蚀半导体芯片的这个环节当中，为了能够向更小更快这两个方向发展，导致芯片本身对于精度的要求非常高，必须要做到微型和集成化这两个关键要素。

然而想要做到这两点并不容易，人们经常能够听到的“7nm”、“5nm”工艺，指的也就是芯片的精度，都已经上升到纳米这个级别了，使用人工刻蚀的方法很明显是不太现实。

既然人工根本不可能实现这样的精准度，那就只能够依赖机器来完成，但是在这种精度之下，又该使用怎样的工具来完成纳米级别的刻蚀呢？

但凡是日常生活中能够见到的东西，都和纳米这个层级压根就沾不上边，如果非要找到一种能够达到纳米级别的东西，可能就只有“光”了。

能够看到的光通常都有几百纳米的波长，相对来说，紫外线的波长就很小，能够达到半导体芯片的精准度要求，用来刻蚀芯片，这也就是光刻机的用途和由来。

其实光刻机的工作原理很复杂，只是通过这种方式能够更通俗的理解刻蚀这一步，不同的光刻机使用的“光”不同，能够达到的精准度也就不同。

在这方面，国内的技术几乎不可能造出来5nm等级的芯片，再加上没有高端EUV光刻机，许多关键的步骤压根就无从下手。

而华为的这项新的专利技术，就算是另辟蹊径，找到了另外一种方法来绕过高端光刻机的操作，能够实现同样的效果。

那么这个专利究竟是怎么实现光刻机步骤的呢？又能否造出来5nm的芯片呢？

另辟蹊径大胆尝试

在高端光刻机受到限制的情况下，想要短时间内造出来光刻机根本就不现实，还不如尝试一下其他的方法，华为的这个专利就是如此。

说白了这就是一种笨方法，依然是从通俗的角度来理解，既然不能够精确到5nm，那就干脆先造出来几十纳米的芯片，在此基础上进行加工。

使用专利中的四重图案化，利用现有的技术逐层进行刻蚀，之后就能够通过逐层的操作慢慢在芯片表面形成掩膜层，在四个循环之后，就能够刻蚀出来从第一到第四层的硬掩膜层。

经过了多重曝光之后，硬掩膜层的精细化程度也就越来越高，从理论上面来讲，如果整个过程准确无误，就很有可能在国内28nm的芯片上面，实现5nm芯片同样的功能。

这种笨方法其实就是“江湖失传已久”的多重曝光芯片制造工艺，华为专利当中的四重图案化，换句话说也就是四重曝光技术。

但是很显然，这项技术似乎仅仅停留在理论层面，光是从这个复杂的工艺当中就能够感受到难度，基本上不可能实现。

把原本一层的芯片电路拆分成多层进行光刻，确实能够提高整个过程的精确度，但是由于芯片电路被拆分开，对于刻蚀的工艺也就提出了更高的要求。

既然是芯片电路被拆开了，这就意味着在刻蚀的时候必须一点都不能歪，保证芯片的每一层都是对准的，这也正是专利当中的自对准技术的用武之地。

但是归根结底，想要造出5nm芯片就是一场骗局，就算是华为的这种另辟蹊径的办法能够成功，也很难实现从国产28nm芯片直接到5nm芯片的跨越，如果精度放宽一点，例如7nm芯片倒是能够尝试一下。

结语

不得不说华为的这个想法确实足够超前，也足够大胆，看得出来华为进行了很多次的尝试，最终才另辟蹊径，找到了这样一个“笨方法”。

为了国内半导体技术的发展，华为在这方面确实是用心了，还真就让他找到了另外一条路，不管这条路最终能否成功，只要曾经努力过，就无怨无悔。

这项专利在2021年9月份的时候就已经申请，直到今天才终于公布出来，经历了这么长时间的隐藏，华为也终于不装了，希望华为的这个创想能够有好结果！

信息来源：

国家专利局专利检索及分析 专利号：CN117751427A

https://pss-system.cponline.cnipa.gov.cn/retrieveList?prevPageTit=changgui

华为公开四重曝光工艺专利 《微型计算机》杂志

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