造一臺光刻機(jī)竟要挑戰(zhàn)極限？之芯片的由來

造一臺光刻機(jī)竟要挑戰(zhàn)極限？

        在通訊和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)領(lǐng)域中，芯片起著至關(guān)重要的作用。由于的原因，大眾對于芯片制造行業(yè)越來越關(guān)注。

       我們常說的芯片也就是集成電路，是指通過一系列特定平面制造工藝將各種元器件“集成”在一塊半導(dǎo)體單晶片上，并封裝在一個(gè)保護(hù)外殼內(nèi)，這種復(fù)雜的電子系統(tǒng)能執(zhí)行特定功能。而縱觀整個(gè)芯片制造流程，其中最復(fù)雜也是的莫過于光刻機(jī)。

為什么是7nm

       “10nm”“7nm”“5nm”這些詞大家想必都不陌生。2018年，中微半導(dǎo)體成功研制7nm的刻蝕機(jī)，這是國產(chǎn)造芯的一大進(jìn)步。（但是成功研制刻蝕機(jī)并不代表我們就有能夠制造7nm制程的芯片的實(shí)力，原因后面會(huì)講到。）

這些數(shù)字指的是什么？為什么我們需要所謂7nm的光刻機(jī)呢？

       芯片界有一個(gè)的定律——摩爾定律，即集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目大約每24個(gè)月增加一倍，當(dāng)然對應(yīng)的理論性能也能增加一倍。但如何在同樣尺寸的芯片上增加晶體管數(shù)量呢？當(dāng)然就是把晶體管做小，提高晶體管密度。

    “7nm”中的數(shù)字最初指的就是晶體管中的溝道長度，它也是區(qū)分半導(dǎo)體加工技術(shù)換代的重要標(biāo)志（當(dāng)然現(xiàn)在的命名更多的是代表技術(shù)迭代，其實(shí)是要長于7nm的）。想把晶體管越做越小，自然需要更精密的刻刀——光刻機(jī)，所謂7nm光刻機(jī)就是光刻機(jī)能刻蝕的分辨率。

光刻的原理非常簡單，和膠片相機(jī)的原理很相似。光線通過刻有電路圖案的板子（我們可以叫他掩模版），硅片上的光刻膠曝光，曝光后的光刻膠會(huì)發(fā)生性質(zhì)變化，從而將掩模版上的圖案復(fù)制到硅片上。原理簡單，難的是如何實(shí)現(xiàn)更精確的光刻。

文章節(jié)選來源于科學(xué)大院 ，作者王智豪
科學(xué)大院-科普平臺
原文于2021年12月29日，原標(biāo)題為《制造一臺光刻機(jī)，究竟有多難？》