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光刻机有多重要?它改变的可能是整个世界的产业

目前世界上最先进的光刻机是荷兰ASML生产的EUV光刻机,ASML公司生产的光刻机基本上处于世界垄断地位,占据了全世界80%以上的份额。目前其精度可以达到5nm的级别。5纳米有多小?一般一个病毒的大小在50到100纳米,病毒用普通的光学显微镜根本看不见,必须使用扫描电子显微镜才行,而5纳米仅为一个病毒大小的几十分之一。

芯片原理

我们平常所说的多少纳米的制程工艺指的是芯片里一个晶体管中栅极的大小,就是下图中的Gate部分,而它的两边分别是源极(Source)和漏极(Drain),中间的栅极相当于一个开关,控制着源极和漏极的连通与断开,这些“开关”构成的逻辑电路可以用于计算,因此一个芯片的晶体管数量越多,那么计算能力就越强。而制程工艺的大小决定了一个晶体管的大小,晶体管越小,那么同样大小的芯片所能容纳的晶体管数量就越多,性能越好,并且晶体管越小,电流产生的热效应也越小,能耗越低。因此,随着技术的进步,对晶体管制造工艺的要求也越来越高。按照摩尔定律,在价格不变的情况下,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍!

以苹果手机A13CPU处理器为例,在长宽不到1厘米的芯片中,就包含着83亿个晶体管,从这就可以看出制造出一块性能优异的芯片复杂程度有多大。

中国的光刻机现状

中国目前生产的光刻机水平最高的是上海微电子的光刻机,但仅有90纳米制造工艺,和目前最先进的ASML公司差的不是一星半点。

而面对如今的国际形势,中国的芯片发展将会面临更大的难题。

光刻机堪称人类智慧集大成的产物,它被称为现代光学工业之花。有一年上海微电子装备公司总经理贺荣明去德国考察时,那里的工程师这样对他说,就算我们给你们全套的图纸,你们仍旧做不出来先进的光刻机。可想而知,一个光刻机的制造有多复杂。

光刻机对整个世界的影响

然而有的人觉得我们可以不用那么高端的芯片,我想说的是,可能我们看到仅仅只是一块小小的芯片,看不到的是芯片背后巨大的产业。当几年前4G网络快速发展的时候,我们又哪里能够想到4G给我们带来的这翻天覆地的变化,从电商、快捷支付再到娱乐,带动了各行各业的蓬勃发展。而未来5G的布局,谁又能知道会发生什么。这些科技的背后都需要芯片的支撑。中国进口芯片所花费的钱早在几年前就超过了石油,而现在面临的难题反而是我们有钱却难买到。

中国芯的制造还有很长的一段路要走,面对目前的这些挑战,使我们更清醒地认识到,只有自己发展得好,才能拥有更多谈判的筹码,未来还有很多可能,我们都在努力等待。

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20200523A06ROL00?refer=cp_1026
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