关于光刻机的那些事

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近期美中贸易战，芯片的重要性已经很清楚了，为了维持互联网产业的繁荣，我国每年要花两千亿美元在芯片上，超过总进口的百分之十。（数据来源：国家统计局《中华人民共和国2017年国民经济和社会发展统计公报》）而要制造一颗芯片，需要经过5000多道工序，其中光刻机，便是最重要的一环之一。不夸张地说，光刻机代表着精密仪器的最高水平之一。

和传统的人手、机床等原始工具不同，光刻机是使用光作为自己的“刀”来对结构进行加工的。光刻机的这把刀，可谓是既锋利又精密。就量产精度而言，第四代光刻机可以达到22纳米，第五代光刻机可以达到5纳米，而实验室里甚至可以实现1纳米！我们以22纳米为例，普通人的头发直径约80微米，是22纳米的3600多倍。完全可以围绕一根头发刻一副北京地图出来。

光刻过程的示意图
实际上，光刻的原理不难，难还是主要难在光刻机的制造上。光刻机的镜头、光源生产、机械结构，几万个小元件的调整与制造，任何一点拿出来都是某个领域最强者的独门绝技。ASML（高端光刻机的垄断者）的总裁温彼得曾经说过，如果说，光刻机镜头有整个德国那么大，那么形变最大的地方，不能高过一公分。可见对于机器制造来说，这种要求是多么的苛刻。

光刻机的原理图
全世界最高端的光刻机产自荷兰的ASML公司，它是世界最高端的光刻机生产者，也是唯一的生产者。它所生产的极紫外光刻机（EUV光刻机），可以前所未有地突破22纳米制程限制，被称为第五代光刻机。

AMSL生产的光刻机
我国在芯片领域落后国际良多，需要加速追赶。国内量产精度最高的光刻机也不过90纳米，实验室里也只能实现22纳米。不过，中国科学院长春光机所在极紫外光刻方面首次完成了32nm光刻机的研制，在该方面迈出国内第一步，为未来的研究打下了良好的基础。