中国光刻机明年可以达到世界较为先进的水平，开始迈入芯片强国吗？
发布网友
发布时间：2022-04-23 17:19
共5个回答
热心网友
时间：2023-10-10 16:03
很多人将关注的焦点放在了手机和PC的芯片，忽略了大多数的芯片其实不需要很先进的制程，不是制程先进不好而是成本更加的重要，比如很多IoT芯片，14nm对于多数行业已经够了。高端光刻机所实现更小nm级别的制程，主要应用在对续航和芯片体积有要求的终端上，如手机和平板电脑。芯片的本质芯片的本质就是将大规模的集成电路小型化，并且封装在方寸之间的空间内。英特尔10nm一个单位占面积54*44nm，每平方毫米1.008亿个晶体管。（1nm是一根头发丝直径的10万分之一）
芯片制造的过程就如同用乐高盖房子一样，先由晶圆作为地基，再层层往上堆叠电路和晶体管，达成所期望的造型（也就是各式各样的芯片）。造一个房子如果没有良好的地基，盖出来的房子就会歪来歪去，不合自己所意，为了做出完美的房子，便需要一个平稳的基板。对芯片制造来说，这个基板就是晶圆。
芯片制造的难点要在方寸之间建造一座城市，这绝对会比米上刻字要难上无数倍，简单的用手操作是完不成这件事的。01晶体管的“栅极”越窄，芯片功耗越低，同时尺寸也就越小，所以芯片界是以栅极的宽带命名芯片的制程。
在电子显微镜下，观察、对比32nm和22nm晶体管
但栅极宽度并不代表一切，栅极之间的距离和内连接间距也是决定性能的关键要素，这两个距离决定了单位面积内晶体管的数量。比如台积电的7nm和英特尔的10nm名义上差一代，实际上半斤八两。英特尔10nm一个单位占面积54*44nm，每平方毫米1.008亿个晶体管；而台积电7nm一个单位占面积57*40nm，每平方毫米1.0123亿个晶体管。两者并没有代差。
挑战nm级别的物理极限，就需要使用光做刻刀的专用工具“光刻机”。光刻机的原理非常简单，它就是一台大型照相机，紫外光把要雕刻的电路板通过凸透镜打在涂抹了光刻胶的硅晶圆上，将电路印在上面。
难度在于光刻机必须要把工程师绘制的电路板精确无误的投到晶圆上，不允许有丝毫误差。一个硅原子的晶胞长度是0.565纳米，7纳米那才几个晶胞那么宽。光刻机的核心部件反射镜，工艺条件极其苛刻，瑕疵竟然是以皮米计算的。光刻机也必须在真空环境中工作，因为即便空气中没有任何灰尘，气体分子本身也会影响紫外光成像。
制作nm级别芯片的光刻机注定是特别复杂和精密的，一台光刻机的配件超越五万的零件，90%的配件来自全世界，美国的光栅，德国的镜头，瑞典的轴承，法国的阀件等等。可以说光刻机是集人类智慧的结晶。02制造芯片，没有设计图，拥有再强的制造能力都没有用。设计工程师的角色是特别重要的，比如：有的人建造的房子外型别扭、采光差、通道不合理，有的人建造的房子外形美光、采光好、通道合理。芯片多由专业芯片设计公司进行规划、设计，像高通、Intel、AMD等公司，都是自己设计芯片。所以芯片设计十分仰赖工程师的技术，工程师的素质影响着一个企业的价值。
有了完整规划后，接下来便是画出设计图。有蓝、红、绿、黄等不同颜色，每一种颜色代表着一张光罩，如下图。芯片设计图的复杂程度可想而知。
芯片并不是做小了才能完成电路实现的功能，芯片只是一个小的载体，通过这个载体能够实现更低的功耗、更高的执行效率。可以预见的是，以现有的技术不可能将芯片的制程无限度的缩小，未来一定会有更加先进的芯片制造工艺出现。贸易全球化是经济发展的必然趋势一个人不可能做到无所不知，无所不能，同样一个国家也不可能建设全能的产业链条。比如，中东的石油、俄罗斯的小麦、泰国的香米、美国的农业等。经济的本质是货物的交换和流通，未来社会的发展必然是贸易的全球化，通过整合全人类的智慧和科技产物来促进人类社会的发展。
这就很好解释，为什么我们需要从其他国家去购买光刻机和芯片。因为目前国内的资源和产业结构不足以形成芯片行业的优势，通过进口来解决目前国内的需求是最优选择。这就好比，我们自己也有石油，但是每年还是会从其他国家进口大量的原油的道理是一样的。光刻机和芯片撇开国家层面，仅仅只是从企业的层面或个人的层面来讲。如果光刻机和芯片是你的，你可能会教我怎么造芯片和光刻机吗？这就是典型的教会了徒弟饿死师傅。不会，你只可能将成品买给我。既然光刻机和芯片可以进口，为什么中国还要有plan
B（B计划）？中国是一个物产丰富、产业结构特别完善的国家，并不是没有能力制造供我们自己使用的芯片，实际上在军事、航空、交通、通信等很多领域都使用了我们自己的芯片。既然别人有更好的东西，为什么我们不直接拿来用，拿来学习？
但一味的依赖通过进口的光刻机和芯片，就会造成国内相关行业的退化，同时会造*才和技术的断层。未来，科学技术将取代人力成为主要的生产力，这是任何一个人都知道的。所以我们要逐渐的形成产、学、研一体化的产业结构，产生自主的核心竞争力，才有可能在未来将要变革的时候，实现弯道超车。
另外，通常我们制定plan
B的时候，是考虑到了plan A的潜在的风险性。同样的，如果其他国家不出口光刻机和芯片给我们了，我们至少还有plan
B。只有这样一个国家的根基才不会动摇。科学技术的发展始终离不开人2011年，当时在任的美国总统奥巴马曾问苹果的乔布斯，怎么才能将苹果的生产线迁回美国，给美国带来更多的就业。乔布斯回答说：“这些工作是不会回来的。我们在中国雇佣了70万工人，背后需要3万名工程师的支持，如果你能教育出这么多工程师，我们就能把工厂迁回美国。”现在，苹果依然把中国作为最重要的生产基地。
综上所述，未来的竞争说到底还是人才的竞争，是数学、物理、化学等基础科学的竞争。显而易见，中国光刻机明年不可能达到世界先进的水平，但谁能说得清楚下一个5年、10年就发生了呢？以上个人浅见，欢迎批评指正。喜欢的可以关注我，谢谢！认同我的看法的请点个赞再走，再次感谢！
热心网友
时间：2023-10-10 16:04
热心网友
时间：2023-10-10 16:04
热心网友
时间：2023-10-10 16:05
热心网友
时间：2023-10-10 16:06
