中國能造出原子彈,為何卻造不出高端光刻機
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文/寂寞的紅酒
近日,美國眼見打壓華為5G計劃即將失敗,因此狗急跳牆打著「技術安全」的幌子制裁華為等中國企業。
美國的無恥行徑使得華為等中國高新技術企業陷入了困境,中國的晶片製造業遭到了重創。
因為儘管華為公司在晶片的設計上很厲害,但華為卻不具備大規模生產晶片的能力,華為的晶片生產主要交給台積電等企業代工。
而華為無法大批量生產晶片的一個重要原因,就是缺少先進的光刻機。
目前,世界上高端光刻機生產企業只有荷蘭的ASML一家,可以說ASML公司壟斷著世界高端光刻機的製造。
儘管中國一直在試圖打破ASML公司的技術壟斷,但直到現在也沒有實質性的突破,中國始終造不出像ASML公司那樣的7納米級別光刻機設備。
很多人不禁感到奇怪,中國能造出原子彈,為何卻造不出高端光刻機?
小編只能告訴你,高端光刻機的製造難度太高了。
毫不誇張地說,高端光刻機的製造難度和技術含量比原子彈還要高。
製造原子彈的關鍵在於離心機和核材料,而製造晶片的關鍵在於光刻機和光刻膠。
高端光刻機的製造難度遠高於離心機,而光刻膠比光刻機更難搞。
我們先來說說光刻機。
光刻機又叫掩模對準曝光機,是製造大規模集成電路的核心裝備。
光刻機就相當於一台照相機,它可以將設計好的集成電路圖形通過光線的曝光印到光感材料(光刻膠)上,使得巨大複雜的電子線路圖像微縮雕刻到薄薄的晶片上。
所以說,光刻機是製造晶片最關鍵性的設備。
沒有光刻機就製造不出晶片,沒有最頂級的光刻機就製造不出最精密的高性能晶片。
也正因為如此,光刻機才有了「現代光學工業之花」的美譽。
離心機和光刻機不同。
離心機作為製造原子彈的核心設備,其技術難度並不是特別高,離心機甚至在黑市上都能買得到。
但離心機有幾個特點非常讓人頭疼,那就是造價高,效率慢,而且特別費電,一般國家的財力根本撐不住。
伊朗動用上千台離心機,耗費數十年時間,卻只提煉出了30多公斤低濃度的核材料。
而伊朗每次開動,需要耗費全國一半以上的電力。
即使是實力較為雄厚的伊朗,也感覺嚴重吃不消,更不用說那些小國。
不過對於中國這樣的大國來講,這些問題都是可以解決的,也是能夠承受的。
原子彈的製造原理並不複雜,甚至可以說是透明的,其門檻並不算特別高。
只要有足夠的財力和原材料,只要有一定的科技和工業基礎,舉全國之力搞出原子彈難度並不大。
朝鮮都可以搞出來,不要說中國。
但搞光刻機和造原子彈不一樣,尤其是高端光刻機。
不是你有錢有技術就可以搞出來的。
因為高端光刻機不是單純的某個公司搞出來的,而是世界各大科技公司甚至可以說整個西方工業強國聯合搞出來的。
ASML的核心技術來自美國、德國、日本等國家,比如其鏡片是德國的,光源則是由美國提供的。
僅僅一個蔡司的鏡頭,就讓其他國家望其項背。
因為鏡片材質要做到均勻,需要幾十年甚至上百年的技術積累,而光刻機的鏡片必須靠手工打磨,也只有蔡司這種底蘊深厚的頂級光學巨頭能做得出來,日本企業都不行。
ASML公司最高端的極紫外光刻機是目前世界上最先進的光刻機,能夠製造7納米以下製程的晶片,而目前世界主流的光刻機製程在45納米左右,我國自主研發的、能用於大批量生產的光刻機製程僅能達到90納米的水平。
可以想像,中國和荷蘭、日本等國在光刻機製造領域的差距。
可以說,中國的國產光刻機和ASML公司的極紫外光刻機根本不能比。
ASML公司的極紫外光刻機僅配件就有10萬多個,90%以上都是外包的,是由全球各大頂尖企業生產,單憑一個企業甚至一個國家都完成不了。
ASML工程師曾說,「就算有全套圖紙,外界也模仿不來」。
因為光刻機涉及到的領域太多,而且都是最頂級的技術,是舉全球最頂級企業聯合打造的。
可以說,ASML公司的高端光刻機實際上是整個西方乃至全球工業和科技的集成。
別說中國,即使美國都沒有能力獨立研發和生產高端光刻機,可以想像其研發生產難度有多高。
確切地講,ASML公司也不過只是進行設計和組裝而已,同樣不掌握真正的技術和生產能力。
所以,任何一個國家想要在短期內打破ASML公司的技術壟斷都是不可能的。
目前,世界上主要有三家光刻機製造商,其中ASML公司是絕對的霸主。
ASML公司幾乎完全壟斷了高端光刻機市場,日本的佳能、尼康也只能在中低端市場分一杯殘羹。
而中國的上海微電子作為負責攻堅光刻機的核心企業,雖然也是生產商之一,但目前只能製造90納米的光刻機,和ASML、佳能、尼康等企業還有很大的差距。
所以,我國的光刻機仍然要依賴進口,要從荷蘭和日本購買。
不過由於美國的阻撓,荷蘭無法向中國出售高端光刻機,只能出售一些普通、低端的光刻機設備。
中芯國際費了九牛二虎之力、花費巨資才從荷蘭購買了一台大型光刻機(非EVU光刻機),使得中國具備了14納米晶片的生產能力。
至於其向荷蘭申購的EUV光刻機,則在美國的阻撓下始終未能購買成功。
而台積電作為ASML公司的股東,擁有多台高端光刻機,具備最頂尖的7納米晶片生產能力,而且仍在為華為等企業代工。
不過,在美國的壓力下,台積電能撐多久也是個未知數。
所以,我們急需打破這種技術封鎖,急需打破歐美的技術壟斷,儘快研發出自己的高端光刻機。
據了解,在2021年,上海微電子有望完成28納米光刻機,並完成交付。
若真如此,那麼其與AMSL之間的距離將大大縮小。
不過,上海微電子如今正面臨著集成水平低、商用能力差等問題,嚴重製約了其發展,想要趕上AMSL的光刻機技術,還有很長的路要走。
因此,我們的科技人員仍要繼續努力。
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