國產晶片又被美國掐脖子！光刻機之殤，高端晶片製造到底有多難？

近日，美國商務部門發布了一條極富針對性的禁售條例，具體內容是：凡是使用美國軟硬體技術或者是半導體生產製造設備的廠商，在和華為進行商務合作之前，都必須獲得美國的許可，緩衝期為120天。

這使得華為各種設備所需的高端晶片，有可能面對斷供的風險，而同樣難受的還有全球最大的晶片代工企業台積電，由於台積電的軟硬體都有美國技術的支持，所以也在這條禁令限制的範圍之內，要知道華為每年的訂單占到台積電營收總額的20%左右。

很多人也許會疑惑，華為的麒麟晶片不是自主研發的嗎？為什麼還會受制於人呢？其實華為的高端晶片只是自主設計，但卻不能自主生產。

晶片的生產加工是極端的技術密集型產業，想在短時間內建立起一條完整的晶片製造產業鏈，實在是難如登天。

那麼一枚小小的晶片究竟是如何生產出來的呢？這其中的哪些技術又屬於美國禁令當中的使用了美國軟硬體的製造設備呢？我們為什麼不能自主生產高端晶片呢？

首先我們來了解一下晶片的製造過程，這是一枚採用了20納米工藝的蘋果a8手機晶片，在不足指甲蓋大小的空間裡，包含了20億個電晶體結構，其內部猶如一座超級城市，電路錯綜複雜，氣勢恢宏，如此精妙絕倫的設計是如何被製造出來的呢？

製造晶片最基礎的材料就是沙子，其主要成分是二氧化矽，首先通過在高溫下的還原反應，從氧化物當中提煉出高純度的矽晶體，並製成規定，再切割成薄脆的圓盤形狀，這就是晶圓，也是製作晶片的胚胎，下一步就是光刻了首先在晶圓上附圖一種特殊的光刻膠，再將客戶設計完成的包含數10億個電路元件的晶片藍圖製作成眼膜，眼膜可以理解為一種特殊的投影底片，其中包含了晶片設計的藍圖。

下一步就要將藍圖轉運到晶圓上，性能越強悍的晶片就需要在更小的晶片範圍內放進更多的電子元件，因此也對投影的解析度有更高的要求。

這就好比是要畫出更加精細的圖紙，就需要更細的筆尖，投影光源的波長越短，所能投射出畫面的精度就越高，所以光科技的光源波長不斷的追求更短更精密，從紫外線、uv到深紫外線duv再到集紫外線euv目前只有最先進的才能完成各家頂級的7納米和5納米的晶片製造，而台積電便是其中的佼佼者。

通常在一片晶圓上可以印刷成百上千個晶片，整個投影過程類似於我們初中所學的凸透鏡成像原理，利用極紫外光將晶片的藍圖投影到晶圓的光刻膠膜上，光刻膠膜發生光化學反應，被光照的地方變得可溶於水，經過顯影清洗後便留下了光刻的晶片電路，再利用特製的化學藥水進行時刻，從而得到各種縱橫交錯的電路溝槽。

再通過注入對應的雜誌例子，在高溫下擴散，直至滿足設計所需的導電性能。

然後再將上述一系列流程重複20~50遍，使得晶片有更加複雜的三維結構，最後再通過金屬鍍膜技術，將各層元件之間相互導通。

最後就要對晶元的製造工藝以及預期的性能進行測試，在測試無誤後切割封裝交付客戶使用，那些不合格的晶片將被作為電子垃圾而丟棄。

通過以上介紹，我們不難發現，整個晶片的製造過程需要大量精緻的光學技術，材料技術以及精密的加工技術，任何一個流程的疏漏都無法完成晶片的製造，而其中的高精度光刻機更是整個半導體產業的命門之所在。

目前世界上最先進的光刻機是由荷蘭的公司製造的，該公司生產的euv集子外光刻機更是一技絕塵，獨領風騷。

為了產生極短波長的紫外線，利用超大功率的雷射器發出雷射脈衝，當雷射脈衝擊中微米級的液態金屬吸液滴時，瞬間將其轉化為高溫等離子電漿，同時激發出光刻機所需要的極端紫外光。

再通過一系列的反射鏡面送入光刻機的投影鏡頭，對晶圓進行光刻，這樣的一台光刻機重量將近200噸的龐然大物，被稱為是現代工業的皇冠。

他們是生產機器的機器，是地球上最精密的儀器之一，單台售價高達1.5億美元，而且還不是有錢就能買得到的。

在去年中興國際就曾向荷蘭sma公司訂購了一台euv光刻機，但因為種種阻力至今仍然沒有交付，原因是其中包含多項須經美國授權的技術專利，其中就包括光刻機的雷射光源系統，晶片製造行業是高度技術密集型和資本密集型行業，而且研發周期長，各種理由不勝枚舉。

古人說千里之行始於足下，我們要追趕還需多幾分，忍辱負重，低調踏實的做事，切不可自暴自棄，淺嘗輒止！

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