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这两行，是什么道理？是连一个刻画词齐莫得，就短暂静偷偷地官宣了中国我方的新光刻机吗？

底下那款光刻机的先容里，若何还有一个“≤8nm”？天哪，那未便是冲破了卡脖子的“7nm”？

很快，有东谈主说：太好了。轻舟已过万重山，实锤了。中国终于有了我方的7nm光刻机，不错造出我方的7nm芯片，不怕再被卡脖子了。

然则，还有东谈主说：别慷慨。只是歪曲。阿谁“8nm”不是重心，它上头阿谁“65nm”才是。国产芯片还只在65nm的水平，努奋发最多也就能够到28nm，离7nm还远得很。

两种声息，两种节律。

不知谈，你听完是什么嗅觉？

“造出7nm芯片”，到底是个什么宗旨？作念到这件事，果真很了不得吗？国度工信部《目次》里的那寥寥几个字，又意味着什么？咱们在芯片上的脖子，还卡着吗？

我的嗅觉是，无意，不错先误点再“嗅觉”。因为，对于大部分东谈主来说，造芯片这件事，太目生了。

比如，冒昧看一句新闻：

“这次官宣的国产光刻机，是一个套刻≤8nm，鉴识率65nm，干式，波长193nm，DUV光刻机。”

句子不算长，莫得一个萧索字。但，要是不是对这行有了解的专科东谈主士，有些许东谈主能看懂？又能看懂些许个词？

无意，要果真对这件事有宗旨，不被误差带节律，至少得先了解10件事。

先从，1年前刷屏的那件初始。

一声惊雷

一年前的8月29日，华为Mate60 Pro手机，在莫得任何宣传的情况下，短暂开售。

紧接着，那几天从各大热搜榜，到我的一又友圈，齐被一个词刷屏了： 7nm芯片。

好多第一批抢购到这款手机的东谈主，岂论国表里洋，齐在殊途同归地作念一件事：拆。

把手机里的那块麒麟9000S芯片拆出来，跑分，验性能，看作念到了什么水平。

论断是：这可能果真是7nm芯片。

一声惊雷。

好多东谈主齐在感叹：“最难的时候还是昔时了，轻舟已过万重山。”

为什么这样说？要作念出一颗7nm芯片，到底有多难？果真很了不得吗？

刚好，那段时刻我的直播间请来了《芯片宣战》的作家，余盛敦朴。我也借此契机看了一些辛勤，求教了一些一又友。

了解了一圈后，我越来越有一种嗅觉：

要造出7nm芯片，果真需要跳跃万重山。

要是能跳跃，果真了不得。

这种了不得，果真值得你知谈。

是以今天，我帮你梳理了一下。

辛勤有点硬核，我争取用平凡话来和你说。

先说，阿谁让好多东谈主起立惊呼的“7nm”。

7nm

最初一个最底层的问题：这个7nm，指的到底是什么？

为什么齐在温雅这个数字，很横蛮吗？

这件事，还得从你提及。

你去买手机时，是不是 要它性能强，要它续航长，还要它粗心躯壳好？

这三个条件，传到芯片的宇宙里，就酿成了三个“终极KPI”：

PPA。

Performance 性能 、Power 功耗 、Area 尺寸。

这个PPA落到制造芯片的厂商那处，又酿成了一个“小盘算推算”：

把更多的晶体管，塞进更 小的芯片里。

主打一个既有更多干活儿的职工，能帮你作念更多更大的神气，又少耗你的电，少占你的地。

然则，职工太多，塞不下若何办？

解决决策很过分：让职工减肥。

晶体管的构造里，有一谈“沟”，很有点减肥的空间。

是以，留神，最初始聊芯片，说“你这是28nm芯片”，“我这是14nm芯片”时，28nm， 14nm，指的并 不是芯片的大小，不是晶体管的大小，也不是晶体管和晶体管之间的距离，而是晶体管里的这个“沟谈宽度”。

但是自后，聊着聊着，卷起来了。28nm，14nm，7nm……

卷到“7nm芯片”时，“沟谈宽度”是不是果真减到了7nm，还是不是重心，各有说法了，但执行没变：

更小的纳米制程，就意味着更好的PPA，不错在更小的“办公室”里，塞下更多“职工”。

塞些许算够？

作念出14nm芯片，意味着要在每1平素毫米里，塞下3千多万个晶体管。

作念出7nm芯片，则意味着要在每1平素毫米里，塞下近1亿个晶体管。

翻倍的颖悟。但也，翻倍的艰辛。

而这，只是只是“过万重山”的一个初始。

因为，光塞得下还不够，你若何才智在指甲盖那么点场所，把这成万上亿的职工，安排得清知道爽？

光刻

没错，便是靠阿谁听上去就很贵的方针：光刻。

靠光，若何刻？

这事，说复杂，不错很复杂。一台光刻配置，十万多个零件，价钱动辄上亿好意思金还不包邮，算下来比一台波音737还贵。就只为颖悟成这件事。

但说粗浅，也很粗浅。 你看过电影吗？

传统的胶片电影放映时，会先打出一束光，让光辉穿过一个像放大镜相似的镜头，再穿过一层电影胶片，就能把胶片上的图案，投射到银幕上。

光刻也肖似。亦然打出一束光，穿过一组透镜系统，再穿过一层掩膜版，就能把掩膜版上刻着的电路图，投射到制作芯片的衬底，也便是晶圆片上。

区别只在于，放电影，是用“放大镜”，把小图投成大图。光刻，则是用“松开镜”，把大图投成小图。

用光的投射作念杠杆，真聪惠。

然则，到这一步，也只是了了地描好了边，知谈接下交游哪儿下手。

但，若何下手？

一张7nm芯片的电路图，要把几十上百亿个晶体管和其它电子元件，齐安排得清知道爽。

何况，从晶体管，到勾通晶体管的导线，齐邃密到了纳米级，比你家菜刀的刀刃还要细上10万倍。

有行业里的东谈主曾刻画： 这就极度于要在一个指甲盖大小的场所，刻出整个上海。而且不成刻漏一间房，不成刻歪一条路。

太猖獗了。这要若何刻？若何刻，才智 “快、准、稳”地刻出这种电路图的沟沟壑壑？靠激光吗？

一初始，也不是没东谈主试过。

然则，激光直写，纳米压印……一个个措施试下来，有的很贵，有的很慢，还有的很容易报废， 很难交易化，谁这样刻谁亏钱。

直到，有东谈主发现了一个相配有瞎想力的措施：

弧线救国。用光刻胶。

光刻胶

什么是光刻胶？

光刻胶，是一个对光挺明锐的东西。

一朝被特定波长的光照到，就会发生化学反馈。

本来很硬气的，一照就怂了，变得能很误差就被化学溶剂洗掉。

拿箝制这少许，光刻就有了全新的解题姿势：

不靠一笔一笔地物理雕琢，而靠一层一层地化学腐蚀。

触及的工艺诚然好多，但想路大体上和“把大象关进雪柜”也差未几，主要就四步：

第一步，涂胶。往芯片的原材料，也便是晶圆片上，均匀地涂上一层光刻胶。

第二步，打光。让特定的光束，透过画了电路图的掩膜版。

有线条遮着的场所，光透不外去，光刻胶照旧本来的特性。

没线条遮着的场所，光透昔时了，和光刻胶一照面，光刻胶就酿成了另一种特性。

第三步，洗胶。把两种特性的光刻胶所粉饰的晶圆片，放进特定的化学溶液里。

那些特性相对更软的光刻胶，会被融化，电路图，也就在光刻胶层露馅出来了。

第四步：蚀刻。把晶圆片放进腐蚀液里。

光刻胶依然没被融化的场所，极度于粉饰了一层保护膜，而光刻胶被融化了的场所，会成功搏斗到腐蚀液，被“快、准、狠”地蚀刻出与电路图相对应的沟沟壑壑。

光、掩版、光刻胶、晶圆片，再加上多样化学溶液。

原以为难于上苍天的物理题，短暂就酿成了一谈平平无奇的化学题，被攻克了。

这，便是面前主流的光刻边幅：

先像放电影相似，把电路图投影到衬底上；

再像洗像片相似，把电路图蚀刻到芯片上。

这样看上去，光刻也不算难啊。

看上去不。

但这里有一个重要难点，光的波长。

波长

要刻出纳米级邃密的电路图， 至少，你手里的刀，也得满盈邃密吧。

怎么得到一把更邃密的刀？

当你的刀是不锈钢作念的时，你只消把刀刃磨横暴就行。

但当你的刀是一束光，你什么也磨不了时，若何办？

从刀的材料泉源解决： 波长越短的光，天生刀刃越横暴。

因为波长越短的光，衍射的扩散角度越小，换句话说，便是越会乖乖走直线，不糊不乱跑，你指哪儿它打哪儿。

那还不粗浅，怒放光谱图，成功找波长最短的那种光，用起来不就行了。

光谱图（图片来源:www.asml.com/en）

不粗浅。因为，短波长的光，不是你想用就能用的。

你有莫得才略在本钱可控的前提下，厚实而持续地发出它？你的光刻胶和它来不来反馈？你的其它工艺进程能不成和它兼容？

齐是繁重。齐得摸索。

摸索到今天，能让东谈主后果厚实、本钱可控地提起的“光刀”，主要有2把：

DUV和EUV。

DUV，是一种光的名字：Deep Ultra-Violet（深紫外光）。波长不错短到193nm。

好多东谈主以为，用这把“光刀”的光刻配置，基本只可刻出20nm以上制程的芯片。

EUV，亦然一种光的名字：Extreme Ultra-violet（极紫外光）。看名字就知谈，这种光卷得更狠，波长不错短到唯独13.5nm。

谁领有了这把刀，谁就有契机再往前一步 ，刻出7nm，致使，5nm，3nm这样更先进的芯片。

太好了。那找短光波的问题不就解决了吗？

要制作7nm芯片，就去用EUV啊。

时间问题是解决了。但其他问题来了。

有东谈主卡脖子。

卡脖子

面前，宇宙上能坐褥出EUV光刻配置的公司，唯唯一家：荷兰的ASML。

2018年，中国的中芯国际，拿出了极度于它全年利润的1.2亿欧元，向ASML订购了中国第一台EUV光刻配置。

一笔大单。

ASML也很兴奋，连出口许可证，齐准备好了。

但是，好意思国发声了。宣称EUV光刻配置中有20%的好意思国零件，想要出口必须征求他们的欢喜。而他们不欢喜。

一纸禁令。

若何办？用不了不错刻7nm芯片的EUV，就造不出7nm芯片了吗？

能不成，用只可刻20nm以上芯片的DUV试试？

有但愿。

有两个时间，不错带来但愿：浸没式光刻，多重曝光。

浸没式光刻

什么是浸没式光刻？

很粗浅，翻译一下，便是： 泡到水里刻。

已知：你那把“光刀”的波长，越短越好。

又已知：DUV的光波，最短只可短到193nm。

一个刻出更先进芯片的想路，就出现了： 能不成把DUV的波长，变得更短？

能，加水。

在晶圆名义和透镜之间，加上一层超纯水，白嫩到不含矿物资、颗粒、细菌、微生物等任何杂质，唯独氢离子和氢氧根离子的超纯水。

然后，让光在水中发生折射。

193nm的深紫外光，在水中的折射率为1.44，波长不错进一步裁汰到134nm。

“刀刃”，就这样变得更横暴了。

太聪惠了。

这个措施，把DUV光刻配置，从“在空气里刻”的干式期间，成功带进了“在水里刻”的浸没式期间。

但是，还不够。

靠这个措施迭代 “刀刃”，你有可能在你班里提提排名，把制造水平从28nm制程普及到22nm制程，但要一语气考上清华，惩处7nm制程，照旧很难。

若何办？

还不错再加上，另一个方针：多重曝光。

多重曝光

什么是多重曝光？

也很粗浅，翻译一下，便是： 多刻几次。

举个例子，梳头。

发问：若何才智把通盘头发齐梳到，梳得根根分明？

多梳几下。

有莫得什么方针，能高效少许，梳一次就全部梳到位？

难，但也不是不成有。不错去义乌。找雇主定制新梳子。

一颗头，有十几万根头发。要一次全部梳到位，那就造个至少也有十几万根梳齿的梳子。

可要是义乌的雇主听完，说造不出来，或者造出来也不成卖你呢？

那就先不追求什么高效不高效了。照旧多梳几下，先保证能全部梳到位就好。

多重曝光，亦然这样。

要是一张“上海舆图”的线条拒绝，太过邃密，太难“刻”，那就多刻几次。

把它拆分红线条拒绝更疏朗的三个“图层”，再作念成三张“掩膜版”，一张一张“刻”。临了，不也能套叠成一整张完好意思的“上海舆图”？

头发，不错一遍一遍梳。电路图，也不错一层一层刻。

所谓的LELE工艺，LFLE工艺，SAPD工艺，执行上齐是多重曝光，多刻几次的方针。

聪惠。那要7nm芯片，多曝光几次不就能惩处了？

表面上能。但执行上，这个方针有极限。

最初，东谈主家用一张掩膜版，曝光一次。你用三张掩膜版，曝光三次。谁在本钱和后果上更有竞争力？

其次，要把全头梳到位，至少得梳一次，动一下手，把梳子瞄准到另一个位置梳吧？

然则，一次一次梳时，若何保证每次换新位置时，齐100%对得准？

一层一层地“刻”时，又若何保证临了几张套叠在整个时，能100%实足吻合？

保证不了。总会有罪恶。

这个罪恶值，便是“套刻”。

这次《目次》里被好多东谈主划重心的阿谁“≤8nm”，对应的，便是套刻的值。

本钱，后果，良率。

芯片的制造，不啻是一谈时间题，照旧一谈经济题。除了“能不成作念”，还要兼顾“值不值得”。

用DUV光刻配置通过多重曝光制造7nm芯片，无意不错赞理够到高少许的场所，但也有代价和天花板。

是以今天，好多辛勤齐以为，概括商酌下来，就算加上浸没式光刻和多重曝光，造7nm芯片也简直是DUV光刻配置的天花板了。

要络续往前，制造7nm芯片，乃至更先进的 5nm芯片，3nm芯片，还得靠EUV光刻配置。

太难了。要么买不到，要么划不来。

那，有莫得一种可能，走“自立不断”的阶梯，靠我方造出一台EUV光刻机？

嗯，你很有勇气。

EUV光刻机

造出一台EUV光刻机，有多难？

一个一又友给我的复兴是：

要是说“用DUV光刻机造出7nm芯片”的难度总共是 “过万重山” ，那么“造出一台EUV光刻机”的难度总共，便是 “过万重珠穆朗玛峰”。

光刻机

为什么？EUV光刻机和DUV光刻机，一个字母之差，能有多大区别？

不齐是发个光，投个影，再刻点沟沟壑壑吗，还能有多难？

这样说，也没错。那咱们就照着这几个重要，一关一关说。

第一关：“发个光”，能有多难？

DUV的光源，还只是准分子激光，和诊治近视的激光手术用的光差未几。

但是，EUV的光源，却是地球上本来不存在的光。

不存在？那若何发？

现存的作念法，是靠“殴打”一种金属：锡，把东谈主家打到发光。

这个不粗浅但很阴毒的过程，大约分三步：

第一步，从半空中淌下来一颗液体的锡珠。

锡珠要小。 小到直径唯独20微米，和你的1个细胞差未几大。

第二步，用一束高能激光，赓续轰击淌下来的锡珠。

行为要快。 兼并个锡珠至少轰击两次，第一次打扁，第二次汽化。

打得它原子电离，发出很恼恨的辐照，发出你想要的那束光。

第三步，持续轰击，持续发光。

手不成停。 要保持每秒钟至少连气儿轰击50000次，才智保证它一直崩溃，一直电离，你一直有光，刻得很稳。

这些，你有才略作念到吗？能作念到的话，你就不错进入下一关了。

第二关：“投个影”，有什么了不得？

波长越短的光，有一个不靠谱的特质：很容易被招揽，还没投到光刻胶那处初始干活，就还是散得差未几了。

若何办？ 得靠“镜子”。

面前的EUV光刻机里，设了好多“镜子”，也便是聚焦反射器，来确保EUV的光，能更少被中途招揽，更安全地到达光刻胶。

这些“镜子”需要多平整呢？

用时间的话来说：面形精度峰谷值0.12纳米，名义粗豪度20皮米。

翻译成平凡话来说： 要是把这面“镜子”放大到地球那么大，它上头只允许有一根头发丝那么细的高出。

怪不得有东谈主感叹说，这种“镜子”， 可能是天地中最光滑的东谈主造物体了。

面前，就算你能造出这种镜子，光刻也才刚刚初始。

第三关：“刻出沟沟壑壑”，又要跳跃几重山？

若何才智在这样顶点的精度下，刻出相应的沟沟壑壑？

除了一把顶点横暴的刀，你还需要有一个顶点厚实的责任环境。

以ASML公司的无尘室为例， 里面的空气，需要比外部干净1万倍。

要作念到这少许，你至少需要一套每小时能净化30万立方米的空气的透风配置。

除了空气，责任环境里用的水、光……齐需要超洁净，需要突出处理。

光刻机道理默示

“发个地球上不存在的光”。

“用东谈主类最光滑的镜子投个影”。

“在连空气齐要干净1万倍的环境里刻点沟沟壑壑”。

这，便是要造出一台和别东谈主面前用的差未几的EUV光刻机，至少要爬的几座山岳。

天哪。深吸一语气。

但，照旧忍不住想望望，咱们今天，爬到哪儿了？

改日

还记起，最初始那行先容吗？

面前，再看一遍，你是什么嗅觉？

“这次官宣的国产光刻机，是一个套刻≤8nm，鉴识率65nm，干式，波长193nm，DUV光刻机。”

这意味着什么？

“套刻≤8nm”，指的只是一个“梳头”时的罪恶，而不是“不错造出7nm芯片”的水平。

“鉴识率65nm”，意味着有契机能刻出65nm芯片，不计代价多重曝光的话，无意还能奋发够到28nm芯片。

“干式”，意味着前方还有一座“浸没式”的山要爬。

“波长193nm的DUV光刻机”，意味着前方还有一座“波长不错短到13.5nm的EUV光刻机”的珠穆朗玛峰要翻。

若何还有那么多山？咱们什么时候才智爬完？

什么时候，咱们才智确切造出7nm制程，乃至更先进，更能和宇宙水平并列的国产光刻机，不再被卡脖子？

说法好多。无意，你也听过一些。比如：

前几年，有东谈主说，不可能。“就算把图纸给他们，也不可能造出来光刻机。”

这几天，有东谈主说，还很远。“可能还要十几年，因为宇宙现时开端进的ASML，走完这段路便是花了十几年。”

但很快，也有东谈主说，不好说。“ASML花十几年作念出来的背后，有公共几十个国度的和洽，和国表里数千家供应商的配合。”

嗯，外传过。然则，各有各的说法，那我若何判断？有莫得，来自更前哨的说法？

本年的手机发布会上，华为莫得多说。但9月19日，华为副董事长、轮值董事长徐直军在华为的另一场大会上，曾粗浅说过2句：

1，“中国大陆的芯片工艺制造将在很长一段时刻处于逾期，咱们要作念好遥远的算力解决决策。”

2，“华为的策略是从可获取的制造工艺起程，进行系统性的翻新与矫正”。

那，国度工信部的《目次》呢？说得更粗浅。看标题：

《首台（套）重要时间装备施行愚弄指令目次（2024版）》。

什么是“重要”？有冲破，且很重要的。而很重要的，往走动会络续冲破。

什么是“施行”？很先进，且可量产的。而参预量产的工场除外，往走动有更先进的实验室。

那，实验室除外呢？还有吗？

前几天，去墨西哥参访，看见那处有好多中国的新动力汽车在建厂；

再前几天，刷到“华为”的热搜，排在它底下的那一条是国产大飞机“C919”的量产和寄托；

再之前呢？国度统计局公布了2024年上半年国民经济运行情况，其中，高时间产业投资同比增长10.6%，快于全部投资6.7个百分点......

翻新，矫正。络续冲破，络续究诘。更多拓展，更多参预。

7nm芯片的故事里，从不啻有芯片，和算力，还有科技发展，和竞争博弈。

这是一个百年不遇的大变局。

在这个变局的风波里，总有东谈主高呼： 轻舟已过万重山。

如实，从莫得7nm芯片，到领有7nm芯片。从DUV，到EUV。从一份新文献，到一种新算力。

齐很艰辛，齐有可能。

但是，山外还有山。

7nm的外面，还有5nm，3nm，致使2nm，1nm……

芯片的外面，还有东谈主工智能，新动力，航空航天，海洋工程......

若何办？

轻舟很少复兴。它们只是络续上前摇荡。

前进，前进。

祝贺hongkongdoll 在线。

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