【簡(jiǎn)介：】光刻機(jī)和蝕刻機(jī)是什么？光刻機(jī)與蝕刻機(jī)是生產(chǎn)芯片的兩大重要機(jī)子，可以說(shuō)一個(gè)是魂，另外一個(gè)是魄。至于說(shuō)這兩個(gè)機(jī)子的具體功能是什么呢？
最簡(jiǎn)單的解釋就是：光刻機(jī)把電路圖投影到覆

光刻機(jī)和蝕刻機(jī)是什么？光刻機(jī)與蝕刻機(jī)是生產(chǎn)芯片的兩大重要機(jī)子，可以說(shuō)一個(gè)是魂，另外一個(gè)是魄。至于說(shuō)這兩個(gè)機(jī)子的具體功能是什么呢？

最簡(jiǎn)單的解釋就是：光刻機(jī)把電路圖投影到覆蓋有光刻膠的硅片上面，刻蝕機(jī)再把剛才畫(huà)了電路圖的硅片上的多余電路圖腐蝕掉。這樣看起來(lái)似乎沒(méi)什么難的，但是有一個(gè)形象的比喻，每一塊芯片上面的電路結(jié)構(gòu)放大無(wú)數(shù)倍來(lái)看比整個(gè)北京的線(xiàn)路圖都復(fù)雜，這就是這光刻和蝕刻的難度。這兩者的加工精度是頭發(fā)絲直徑的幾千分之一到上萬(wàn)分之一。以16nm的CPU來(lái)說(shuō)，加工尺度為普通人頭發(fā)絲的五千分之一，加工的精度和重復(fù)性要達(dá)到五萬(wàn)分之一，更不用說(shuō)更先進(jìn)的10nm及7nm的CPU了。

我國(guó)光刻機(jī)的水平我國(guó)目前生產(chǎn)光刻機(jī)最為先進(jìn)的企業(yè)為上海微電子裝備（集團(tuán)）股份有限公司，這是一家有著國(guó)資背景的企業(yè)（前兩大股東均為國(guó)有企業(yè)），成立于2002年，至今已有17年的歷史，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)光刻機(jī)從無(wú)到有的地步。

光刻機(jī)從出現(xiàn)到現(xiàn)在一共歷經(jīng)了五代的發(fā)展，現(xiàn)在世界上最新進(jìn)的光刻機(jī)生產(chǎn)企業(yè)為荷蘭的ASML（阿斯麥），已經(jīng)可以做到第五代EVU的7nm制程的量產(chǎn)，上海微電子雖然發(fā)展速度很快，但是目前只做到了光刻機(jī)第四代ArF的90nm制程，且尚無(wú)法量產(chǎn)。按量產(chǎn)能力來(lái)說(shuō)差了近兩個(gè)年代，按照研發(fā)能力來(lái)說(shuō)，差了一個(gè)年代。所以我國(guó)的光刻機(jī)水平距離世界領(lǐng)先水平還是有較大的差距的。

我國(guó)的刻蝕機(jī)水平國(guó)內(nèi)生產(chǎn)刻蝕機(jī)水平最高的企業(yè)為中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）有限公司（這家同樣是有國(guó)資背景的企業(yè)，前兩大股東也是國(guó)有企業(yè)，所以有人說(shuō)我國(guó)光刻機(jī)沒(méi)發(fā)展起來(lái)是因?yàn)閲?guó)企的原因，這是不對(duì)的，中微半導(dǎo)體也可以說(shuō)是國(guó)企，但是刻蝕機(jī)的技術(shù)水平是世界領(lǐng)先水平的）。

中微的發(fā)展離不開(kāi)尹志堯?yàn)榇淼膸资缓w技術(shù)專(zhuān)家。根據(jù)央視財(cái)經(jīng)2017年的報(bào)導(dǎo)，尹志堯曾經(jīng)擔(dān)任應(yīng)用材料的公司副總裁（應(yīng)用材料是半導(dǎo)體設(shè)備廠(chǎng)商龍頭老大），參與領(lǐng)導(dǎo)幾代等離子體刻蝕設(shè)備的開(kāi)發(fā)，在美國(guó)工作時(shí)就持有86項(xiàng)專(zhuān)利。

2004年的時(shí)候尹志堯和他的團(tuán)隊(duì)決定回國(guó)，不再給外國(guó)人做嫁衣，在回國(guó)之際，所有技術(shù)專(zhuān)家承諾不會(huì)把美國(guó)公司的技術(shù)，包括設(shè)計(jì)圖紙、工藝過(guò)程帶回國(guó)內(nèi)，美國(guó)方面也對(duì)歸國(guó)人員持有的600多萬(wàn)個(gè)文件和所有個(gè)人電腦做了徹底清查。

2004年回來(lái)之后，國(guó)家牽頭設(shè)立了中微半導(dǎo)體公司，尹志堯等人重新投入研發(fā)刻蝕機(jī)，僅僅用了3年的時(shí)間就做出了世界領(lǐng)先的高性能刻蝕機(jī)，為此美國(guó)人無(wú)法接受，還起訴了中微半導(dǎo)體專(zhuān)利侵權(quán)，但是最終的驗(yàn)證結(jié)果是沒(méi)有任何的侵權(quán)。（這才是中微半導(dǎo)體比上海微電子發(fā)展快的原因，畢竟上海微電子的沒(méi)有人才在荷蘭的ASML工作過(guò)，也許正是因?yàn)檫@件事，所以美國(guó)現(xiàn)在禁止ASML招聘中國(guó)的員工）。

隨著中微半導(dǎo)體的興起，2015年美國(guó)商業(yè)部工業(yè)安全局還特別發(fā)布公告，由于認(rèn)識(shí)到中國(guó)可以做出具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的等離子刻蝕機(jī)，所以決定把等離子刻蝕機(jī)從美國(guó)對(duì)中國(guó)控制的單子上去掉了。因此在刻蝕機(jī)領(lǐng)域，我們目前已經(jīng)是處于世界領(lǐng)先水平了。

長(zhǎng)期以來(lái)，我們的大部分芯片都需要進(jìn)口才能給滿(mǎn)足使用，包括安卓手機(jī)中大部分都是使用的來(lái)自高通的驍龍?zhí)幚砥?，而電腦中也是來(lái)自英特爾的處理器，甚至一些空調(diào)這些家電中的芯片也需要進(jìn)口才行。

為何明知需要芯片，可大部分芯片還是需要進(jìn)口才能滿(mǎn)足呢，這很大一部分原因是和國(guó)外有關(guān)的，在一些高端科技領(lǐng)域，國(guó)外對(duì)我國(guó)采取的是封鎖政策，所以，我國(guó)在芯片這一領(lǐng)域的發(fā)展是比較落后于國(guó)外的。

而前段時(shí)間的中興事件，也可看出芯片對(duì)于我國(guó)的重要性，只要在芯片領(lǐng)域有所突破，才不會(huì)長(zhǎng)期受制于人。

說(shuō)起芯片，便不得不提芯片制造所需要的裝備了，制造芯片主要需要用到光刻機(jī)和蝕刻機(jī)這兩款裝備，光刻機(jī)和蝕刻機(jī)是制造芯片的核心裝備，而我國(guó)在這一領(lǐng)域長(zhǎng)期落后。

那么，什么是光刻機(jī)和蝕刻機(jī)呢？

簡(jiǎn)單來(lái)講，光刻機(jī)通過(guò)光在晶圓上進(jìn)行刻畫(huà)電路，光刻機(jī)采用類(lèi)似照片沖印的技術(shù)，把母版上的精細(xì)圖形通過(guò)曝光轉(zhuǎn)移至硅片上，一般來(lái)說(shuō)，光刻分辨力越高，加工的芯片集成度也就越高，但傳統(tǒng)光刻技術(shù)由于受到光學(xué)衍射效應(yīng)的影響，分辨力進(jìn)一步提高受到很大限制，為獲得更高分辨力，傳統(tǒng)上采用縮短光波、增加成像系統(tǒng)數(shù)值孔徑等技術(shù)路徑來(lái)改進(jìn)光刻機(jī)，但技術(shù)難度極高，裝備成本也極高。

而蝕刻機(jī)就是將多余的地方去除，從而形成一個(gè)完整的電路，蝕刻機(jī)主要在半導(dǎo)體和線(xiàn)路版制程上，蝕刻圖紋、花紋、幾何形狀，并精確鏤空，特別是每個(gè)線(xiàn)條和深孔的加工精度都是頭發(fā)絲直徑的幾千分之一到上萬(wàn)分之一，精度控制要求非常高。

就目前來(lái)說(shuō)，這兩臺(tái)比較先進(jìn)的機(jī)器都需要到國(guó)外去購(gòu)買(mǎi)。因?yàn)殚L(zhǎng)期以來(lái)，這兩款裝備的核心技術(shù)一直被國(guó)外廠(chǎng)商壟斷，有錢(qián)都買(mǎi)不到，國(guó)外基本上都對(duì)我國(guó)施行封鎖政策，這也是我國(guó)在光刻機(jī)和蝕刻機(jī)這一領(lǐng)域相對(duì)較落后的原因。

不過(guò)，在2018年11月29日，中科院光電技術(shù)研究所承擔(dān)的國(guó)家重大科研裝備研制項(xiàng)目“超分辨光刻裝備研制”通過(guò)驗(yàn)收，這是世界上首臺(tái)用紫外光源實(shí)現(xiàn)了22納米分辨率的光刻機(jī)驗(yàn)證機(jī)。

而在此前，我國(guó)自主研發(fā)的光刻機(jī)主要光刻分辨力也才65nm至28nm，對(duì)于高端設(shè)備方面的應(yīng)用還是不足的。

而世界最先進(jìn)的光刻機(jī)，荷蘭EUV極紫外線(xiàn)光刻機(jī)能夠生產(chǎn)7nm級(jí)別的芯片，雖然同比與荷蘭的光刻機(jī)，我國(guó)的還是比較落后的，但目前來(lái)說(shuō)，確實(shí)是很難得的。

據(jù)中科院理化技術(shù)研究所許祖彥院士等驗(yàn)收組專(zhuān)家一致表示，該光刻機(jī)在365納米光源波長(zhǎng)下，單次曝光最高線(xiàn)寬分辨力達(dá)到22納米。項(xiàng)目在原理上突破分辨力衍射極限，建立了一條高分辨、大面積的納米光刻裝備研發(fā)新路線(xiàn)，繞過(guò)國(guó)外相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘。項(xiàng)目副總設(shè)計(jì)師胡松介紹，中科院光電所此次通過(guò)驗(yàn)收的表面等離子體超分辨光刻裝備，打破了傳統(tǒng)路線(xiàn)格局，形成一條全新的納米光學(xué)光刻技術(shù)路線(xiàn)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，為超材料/超表面、第三代光學(xué)器件、廣義芯片等變革性領(lǐng)域的跨越式發(fā)展提供了制造工具。

據(jù)了解，這種超分辨光刻裝備制造的相關(guān)器件已在中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第八研究院、電子科技大學(xué)、四川大學(xué)華西醫(yī)院、中科院微系統(tǒng)所等多家科研院所和高校的重大研究任務(wù)中得到應(yīng)用。

2019年4月17日，武漢光電國(guó)家研究中心甘棕松團(tuán)隊(duì)遵循諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主德國(guó)科學(xué)家斯特凡·W·赫爾的超分辨熒光成像的基本原理，在沒(méi)有任何可借鑒的技術(shù)情況下，采用二束激光在自研的光刻膠上突破了光束衍射極限的限制，采用遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)的辦法，光刻出最小9納米線(xiàn)寬的線(xiàn)段，實(shí)現(xiàn)了從超分辨成像到超衍射極限光刻制造的重大創(chuàng)新。

在蝕刻機(jī)方面，在2018年下半年也傳出喜訊，我國(guó)攻克5nm蝕刻機(jī)，上海中微半導(dǎo)體已經(jīng)成功的研發(fā)出了可以用于5nm工藝生產(chǎn)的蝕刻機(jī)，近日已經(jīng)通過(guò)了臺(tái)積電的驗(yàn)證，并且未來(lái)將被臺(tái)積電用來(lái)生產(chǎn)5nm工藝的芯片。

如今，我們?cè)诠饪虣C(jī)和蝕刻機(jī)這款核心裝備上都取得了不小的突破，同時(shí)也在不斷地追趕，縮小與國(guó)外的差距，要不了多久，我們定能再次有所突破的。