高端光刻机为什么中国做不出来?
一些科幻片中总是会出现芯片的概念,那么芯片是什么呢?其实芯片就是一种集成电路。目前像手机、计算机之类的数字电器中就有芯片,另外,一些先进电子系统也会大量使用到芯片。可以说,芯片已经覆盖了人们生活的方方面面。倘若中国不想在这方面受制于人,就必须想办法进行突破。
芯片技术其实与一个国家的发展是息息相关的,曾经出现过这样一个说法,芯片诞生以后,随之而来的数字革命对于全世界的意义都是巨大的,其成熟的时候,整个世界必将出现质的变化。而说到芯片,就不得不提到生产芯片用的光刻机,不过中国一直都没有属于自己的足够先进的光刻机,而据说高端光刻机比原子弹还难造。不过中国有着相当完整的工业体系以及科技水平,究竟是为什么,中国造不出高端光刻机呢?几大难题摆在眼前。
首先我们来说一说光刻机,它的工作原理其实有点像照相机冲洗照片,主要就是用曝光的手段使得一些精细图形印制在硅片上。别看它原理比较简单,但是一台能够生产出高质量芯片的光刻机,本身的技术以及所需的零件就是相当难以掌握和制造的。另外,现在芯片技术发达的国家大多为西方国家,而西方国家与我国一直没有比较深刻的技术交流,这种先进技术自然不愿意让中国知道,更不愿意卖给中国。而目前国外高端光刻机技术先进的就是荷兰AMSL了。
ASML的存在对于全世界芯片的发展都具有重要影响,他们的光刻机是世界上最为先进的,你几乎找不到一款光刻机能够代替ASML生产制造的光刻机。于是就出现了我国市场上外国制的芯片价格总是相当昂贵的情况,这主要也是因为我国没有足够高端的光刻机,想要性能先进的芯片只能够从国外大量引进。
受到美国的技术封锁影响,我国目前想要自研出高端光刻机是相当困难的。世界上很多国家虽然有足够先进的芯片技术,但是大多不愿意与中国进行相关方面的交流。不仅如此,他们甚至直接明令禁止,不可以向中国出售高尖端芯片,包括ASML的高端光刻机,这就使得我国的芯片技术以及光刻机生产一直得不到很好的进展。
为了尽快提高我国的光刻机技术,无数科研人员日夜奋战,现在虽然达到了一定的技术水平,但是想再进一步精进,还是需要从国外产的高端光刻机方面寻找灵感。只是受到美国等国家的封锁,我国始终没有办法得到国外产的高端光刻机。
就中国目前的情况来看,之所以一直没有办法精进,其实也是因为我国在光刻机零件上一直没有办法实现突破。现在我国光刻机上使用的零件,除了从国外定制,就只能手工制作,可想而知其技术难度。
从光刻机零件方面来看,其实制造最难的应该是镜头,其精度要求是相当高的,这也是因为芯片上的电路图都是印制出来的,如果没有精度足够的镜头极有可能在绘制电路图的时候出现偏差,导致芯片没有办法使用。然而就目前来看,我国尚且没有办法做出精度更好的镜头。
另外,还有一些零件是需要工程师们手工打磨的,这一部分零件的精度要求也特别高,需要很多工程师耗费大量的时间去打磨,据工程师说,其中有些零件实在是太精巧了,稍不留神就会损坏,有时候可能打磨十年才能够出现可以使用的光刻机零件。
虽然我国现在还没有办法制造出属于自己的高端光刻机,但是我国的芯片技术确实在稳步发展。我国在面临困难的时候总是能够迎难而上,做出新的突破,相信不久的将来,我国就能够在光刻机技术方面有所精进,而我国的芯片技术也可以更加发达。
光刻机中国能做到几纳米?
相信不少人都知道,我国已经成功突破4nm封装工艺,但是很多人却高兴不起来,这到底是为什么呢?按理说4nm封装工艺这几乎是国际顶级水平,为什么他们却高兴不起来呢。
其实那就是封装技术只是芯片制造的其中一个环节而已,他们认为只是突破某个环节的技术,对于我们来说是没有多大的作用,因为这也无法帮助我们打造出更高端的芯片,但是事实上今时已经不同往日,由于某些原因,封装工艺已经成为芯片行业的核心技术,同时中国突破4nm封装工艺,我认为这也势必能帮助我们改变国内芯片行业现状,那么今天我们就来了解一下国内的芯片封装工艺和国内芯片现状,看看中国突破4nm封装工艺,最终能否改变国内芯片行业现状呢?
芯片封装技术变得越来越重要了,芯片如果不进行封装那是不能直接使用的,以前可能只靠简单的包装就可以了,但是现在随着科技的不断发展,芯片封装的技术也变得越来越复杂,封装技术的水平,甚至可以直接决定是否能做到1+1大于2的作用,早期只是把芯片包装起来,制造工艺也非常的简单,现在则不同了,对于某些领域封装的成本甚至会超过芯片本身,这也让芯片封装技术成为了芯片制造最为重要的一环,由于芯片性能的不断提升,早期的芯片封装技术早已经不符合市场需求,那么现在我们究竟是怎么做的呢?其实现在已经演变出不同的封装技术,那就是从单芯片封装到多芯片封装,再到系统级芯片封装,我国封装技术也早已达到了国际领先水平,那么这究竟是否能改变国内芯片行业现状呢。
当前国内芯片现状,那就是缺少制造高端芯片的光刻机,没有荷兰阿斯麦公司提供的EUV光刻机,哪怕是华为和中芯国际,也是无法制造高端芯片,以前我们可以通过找台积电代工,从而打造属于我们国人的高端芯片,然而受到美国的限制和打压,现在不仅是华为不能找台积电代工,包括中芯国际也无法采购EUV光刻机,这也让我们在这一领域被彻底卡住脖子,不过我认为中国突破4nm封装工艺,这也意味着我们将绕过光刻机,并且打造出属于我们的高端芯片,也许有人会说没有先进的光刻机,连高端芯片都生产不出来,那么我们怎么通过封装技术打造高端芯片呢?甚至有人会说只谈封装技术,不谈设计与制造那就是纯属吸引眼球获取流量,然而事实上封装技术已然成为了突破半导体产业的关键。为什么要这么说呢
可以说未来芯片性能,在很大程度上是取决于谁的封装技术更牛,因为先进制程工艺已经快要接近物理极限,也就是说哪怕是荷兰的EUV光刻机,也很难再进一步打造更高端的芯片,所以我们被EUV光刻机卡住脖子的现状,已经失去了它原本的意义,未来要想实现芯片性能的升级,那么就只能从封装技术入手,比如苹果的M1 ultra芯片,现在采用的就是台积电的CoWoS-S封装技术,此技术是将两颗M1 Max晶粒从内部进行互连,从而提升了芯片的性能水平,包括华为的芯片叠加专利也是如此,是将两颗14nm芯片合并成一颗芯片,从而拥有与7nm不相上下的性能水平,这项专利将有利于我国芯片产业的发展,更是有利于我国半导体产业实现突破。
也许这个时候还有很多人没有听懂,其实说直白一点那就是,由于物理限制采用EUV光刻机制造高端芯片已经成为了芯片行业的发展瓶颈,也就是说无论是中国还是美国,未来都没有能力去生产更加高端的芯片,除非研发出什么新技术来取代光刻机,否则芯片性能要想进一步升级,那么就只能取决于设计的优化和封装的技术,而我国刚好在这两块领域都已经处在世界领先水平。
再说通俗一点,就是先进制程工艺走到了尽头,未来靠的是芯片设计与封装,而封装很明显占的比重要更大一些,如今我国已经成功突破4nm封装技术,届时我们和国外芯片厂商就处于同一起跑线上,他们能生产什么样的芯片,那么我们就能生产出同等水平的芯片,甚至封装技术只要能赶超他们,那么我们就能生产出比他们还要更加高端的芯片,
最后再说得简单一点,那就是哪怕他们可以生产1nm芯片,我们可以通过设计的优化和封装的技术,将多个芯片进行多维度的异构重组,最终实现和他们高端芯片同等的性能水平,而更加重要的是,先进制程工艺走到物理极限之后,未来芯片性能对于设计与封装的依赖就会变得越来越大,这样一来国内芯片被卡脖子的现状就彻底解决了,我国芯片产业也会迎来前所未有的发展良机,未来半导体行业也会迎来超高速发展,我国科技的发展速度也会因此变得越来越快。对此,您怎么看?欢迎在评论区留言讨论。
光刻机哪个国家的最好?
荷兰。
有幸参观过中芯国际的工厂,见到过光刻机。只不过不是最先进的那种。
ASML的EUV光刻机整合了各个领域的最尖端技术,比如光学领域最强-德国蔡司的光学组件,美国的掩罩技术龙头Silicon Valley Group,紫外光源龙头Cymer等。更别提EUV光刻机的理论基础来自于一个半导体技术联盟-EUV LLC,这个联盟由英特尔和美国能源部牵头组建,这个联盟成员包括英特尔、AMD、IBM、美国三大国家实验室等,后来又吸收了ASML。
另外,ASML公司最大的股东是资本国际集团,第二大股东是美国贝莱德集团,二者都是华尔街资本。英特尔,台积电,三星也都是ASML的大股东,英特尔曾一度持有15%的股份,英特尔、台积电,三星的背后都是美国资本,这也不是什么秘密。
可以说,最好的光刻机虽然来自荷兰,美国却是站在这台光刻机背后的那个国家,大部分的理论技术来自美国,55%的核心零部件来自美国供应商。
因此,美国是牢牢掌控着光刻机的供应,即使不在本土生产,也完全可以保证光刻机的供应安全,这就是美国允许最好的光刻机来自荷兰的底气。
而且光刻机的技术难度登峰造极,局限在一个国家闭门造车根本不现实。美国一直都有搞小圈子的传统,集合各个国家的技术优势,在西方联盟内部实现资源的最优化配置,才是最优解。