光刻機(jī)是芯片制造中使用的最復(fù)雜和最昂貴的機(jī)器之一。它們?cè)谧贤夤庾V中產(chǎn)生穩(wěn)定的光束并過濾光線，直到它類似于微處理器平面圖的倒數(shù)。他們將光聚焦并指向光敏晶圓，精度達(dá)到幾十納米，從而繪制出平面圖。

華為已提交了一項(xiàng)涵蓋極紫外（EUV）光刻掃描儀的專利申請(qǐng)，解決了芯片制造最后一步由極紫外光的微小波長(zhǎng)引起的問題。

該專利提供了一種光刻裝置，通過不斷改變相干光形成的干涉圖樣，使得照明視場(chǎng)在曝光時(shí)間內(nèi)的積累光強(qiáng)均勻化，從而達(dá)到勻光的目的，繼而也就解決了相關(guān)技術(shù)中因相干光形成固定的干涉圖樣而無法勻光的問題。

如果華為制造出這樣的掃描儀并能實(shí)現(xiàn)不錯(cuò)的生產(chǎn)力，運(yùn)行時(shí)間和產(chǎn)量都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)芯片制造商就可以生產(chǎn)采用7納米以下技術(shù)的芯片?，F(xiàn)在唯一的問題是這一專利什么時(shí)候才能實(shí)現(xiàn)。


受制于人的光刻機(jī)

眾所周知，華為是最先開始推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)的，但是由于種種原因，最先提出5G的廠商，依舊只能以發(fā)布過4G手機(jī)為主，究竟是什么原因呢？其實(shí)很多小伙伴都知道，最主要的原因就是5G的芯片，那么制作5G芯片最核心的一個(gè)東西叫做光刻機(jī)，但是光刻機(jī)的核心技術(shù)又掌握在荷蘭，所以導(dǎo)致華為沒有了5G。

很多小伙伴會(huì)說，我們?yōu)槭裁床粡暮商m買光刻機(jī)，這樣我們就可以制作5G芯片了啊。小超說一下，首先我們拋開光刻機(jī)的價(jià)格不談，畢竟從荷蘭引進(jìn)一臺(tái)光刻機(jī)要1.5億美元，約合人民幣近10億元。其次是光刻機(jī)的運(yùn)輸非常復(fù)雜，由于新一代EUV光刻機(jī)技術(shù)更為先進(jìn)，體積自然也更大，大約有一輛公共汽車那么大。整個(gè)機(jī)器包含10萬個(gè)部件和2公里長(zhǎng)的電纜。每臺(tái)機(jī)器發(fā)貨需要40個(gè)集裝箱、3架貨機(jī)或者20輛卡車。所以運(yùn)輸起來是十分麻煩的。

其實(shí)以上2點(diǎn)都不是最重要的，最重要的是什么呢？當(dāng)然是因?yàn)楹商m受制于美國(guó)，所以，多少錢，我們也買不到。為什么美國(guó)會(huì)這么極力阻止荷蘭賣給我們光刻機(jī)呢？原因很簡(jiǎn)單，畢竟中國(guó)目前發(fā)展的十分迅速，一旦賣給我們，憑借著我們的學(xué)習(xí)能力，很快就可以研究明白光刻機(jī)的制作方法以及制作芯片的原理，一旦我們研究成功了，那勢(shì)必會(huì)打破美國(guó)的壟斷，所以美國(guó)不會(huì)讓這種事情發(fā)生的。

還有小伙伴會(huì)說，那我們國(guó)家不是也有光刻機(jī)么？是的沒錯(cuò)我們有光刻機(jī)，但是小超要說一下，國(guó)產(chǎn)的光刻機(jī)可以做到28nm，最多也只能生產(chǎn)14nm，要知道，目前的5G芯片，舉個(gè)例子驍龍8也好驍龍8+也好都是4nm工藝的芯片啊，很快就會(huì)朝著3nm去研發(fā)了，那么小伙伴們還覺得中國(guó)的14nm芯片夠用么？答案很明顯是不夠用的。


該專利或可實(shí)現(xiàn)芯片7納米生產(chǎn)

華為的專利是11月中旬向中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)的，內(nèi)容是EUV掃描儀及其關(guān)鍵部件，專利申請(qǐng)?zhí)枮?02110524685X。

該專利申請(qǐng)似乎涵蓋了EUV掃描儀的所有關(guān)鍵組件，包括13.5 nm EUV光發(fā)生器（光源），一組反射鏡，光刻系統(tǒng)和“控制管理技術(shù)”。

華為為 EUV 光刻系統(tǒng)中使用的一種組件申請(qǐng)了專利，該系統(tǒng)需要在亞 10 納米節(jié)點(diǎn)上制造高端處理器。

它解決了紫外線產(chǎn)生的干涉圖案問題，也解決了相干光因形成固定的干涉圖樣而無法勻光的問題，也是 EUV 光刻常見問題。

申請(qǐng)專利并不等于能夠制造EUV掃描儀，EUV掃描儀是一臺(tái)高度復(fù)雜的機(jī)器，具有許多最先進(jìn)的組件，必須能長(zhǎng)時(shí)間完美協(xié)同工作。

此外，即使手頭有EUV工具，芯片制造商仍然必須為掩模、抗蝕劑和大批量生產(chǎn)所需的許多其他東西找到合適的薄膜。

數(shù)值孔徑為0.33的EUV掃描儀是當(dāng)今半導(dǎo)體生產(chǎn)工具的巔峰之作。許多公司試圖開發(fā)這樣的工具，但只有ASML在經(jīng)過十多年的開發(fā)并在英特爾，三星和臺(tái)積電的財(cái)政支持下才取得了成功。

如今，三星、SK海力士和臺(tái)積電都在積極使用ASML的EUV工具，但英特爾尚未開始使用這些工具進(jìn)行大批量生產(chǎn)芯片。只有這五家公司已經(jīng)開發(fā)（或計(jì)劃開發(fā)）足夠復(fù)雜的工藝技術(shù)，以利用EUV光刻機(jī)。

與此同時(shí)，由于貿(mào)易限令，總部位于中國(guó)的中芯國(guó)際無法獲得過去采購(gòu)的EUV工具來開發(fā)自己的基于EUV的制造工藝。所以說，中國(guó)存在對(duì)EUV掃描儀的需求，華為也渴望解決這個(gè)問題。

像華為這樣的中國(guó)公司以前能夠?qū)⑺麄兊脑O(shè)計(jì)發(fā)送到像臺(tái)積電這樣的晶圓廠，以使用 EUV 光刻進(jìn)行制造。但自從美國(guó)對(duì)中國(guó)實(shí)施制裁以來，這種可能性越來越小。

華為需要訪問使用 EUV 光刻的高級(jí)節(jié)點(diǎn)，以繼續(xù)改進(jìn)其定制處理器，這些處理器面向從智能手機(jī)到數(shù)據(jù)中心的所有領(lǐng)域。

它在制造自己的 EUV 系統(tǒng)之前還有很長(zhǎng)的路要走。作為一家世界級(jí)高科技企業(yè)集團(tuán)，華為追求不同的目標(biāo)，開發(fā)許多技術(shù)。華為的研究不僅限于芯片生產(chǎn)，還包括建造晶圓廠設(shè)備。


EUV光刻機(jī)有多難？

EUV 光刻系統(tǒng)目前由荷蘭公司 ASML 獨(dú)家制造。EUV 光刻依賴于與舊形式光刻相同的原理，但使用波長(zhǎng)約為 13.5 nm 的光，這幾乎是 X 射線。

ASML 從直徑約 25 微米的快速移動(dòng)的熔融錫液滴中產(chǎn)生紫外線。ASML解釋“當(dāng)液體下落時(shí)，首先受到低強(qiáng)度激光脈沖的撞擊，將它們壓扁成煎餅形狀。

然后更強(qiáng)大的激光脈沖將壓平的液滴汽化，產(chǎn)生等離子體，發(fā)射極紫外光。產(chǎn)生足夠的光來制造微芯片，這個(gè)過程每秒重復(fù) 50,000 次?！?/span>

一臺(tái)EUV光刻機(jī)重達(dá)180噸，超過10萬個(gè)零件，需要40個(gè)集裝箱運(yùn)輸，集合了光學(xué)，有機(jī)化學(xué)、儀器儀表、機(jī)械設(shè)備、自動(dòng)化技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)行業(yè)等多行業(yè)的頂級(jí)技術(shù)，僅安裝調(diào)試就要超過一年時(shí)間，每年停修時(shí)間不超過3%。

ASML 需要超過 60 億歐元和 17 年的時(shí)間來開發(fā)第一批可以銷售的 EUV 光刻機(jī)。

數(shù)值孔徑為0.33的EUV掃描儀是當(dāng)今半導(dǎo)體生產(chǎn)工具的巔峰之作。許多公司試圖開發(fā)這樣的工具，但只有ASML在經(jīng)過十多年的開發(fā)并在英特爾，三星和臺(tái)積電的財(cái)政支持下取得了成功。如今，三星、SK海力士和臺(tái)積電都在積極使用ASML的EUV工具，但英特爾尚未開始使用這些工具進(jìn)行大批量生產(chǎn)芯片。

目前，只有英特爾，美光，三星，SK海力士和臺(tái)積電使用或計(jì)劃使用EUV掃描儀。此外，只有這五家公司已經(jīng)開發(fā)（或計(jì)劃開發(fā)）足夠復(fù)雜的工藝技術(shù)，以利用EUV掃描儀。與此同時(shí)，由于瓦森納協(xié)議的規(guī)定，中芯國(guó)際無法獲得已經(jīng)采購(gòu)的EUV工具來開發(fā)自己的基于EUV的制造工藝。因此，很明顯，中國(guó)可能存在對(duì)EUV掃描儀的需求，顯然，華為希望解決這個(gè)問題。