为什么我国目前无法制造高端芯片?

随着华为事件的持续发酵,不难发现,芯片技术已经与一个国家的发展是息息相关的,成为了现代社会发展的基础,任何的智能设备都离不开它。

像手机、计算机之类的数字电器,还有一些先进电子系统都会大量使用到芯片。然而对于国内芯片领域的发展,却成为了国人担忧的问题,为什么我国现在制造不出来高端芯片呢?

我国自近代以来,经济一直呈现高速发展的状态,不过顶端科技还是没有达到世界前列的水平,尤其是在电子科技这一方面,芯片就是一个很要命的东西。

中国被美国卡了脖子

以华为事件为例,目前华为所拥有的芯片设计能力可以说是全球最为顶尖的,因为能够将5nm芯片投入使用的,除了它就只剩下苹果公司了,华为的麒麟9000芯片在诞生之后,经受住了各种考验,成为了当之无愧的性能之王,也能和苹果的A14芯片相媲美。

但是在美国的相关技术封锁之下,却一下子被打回了原形,因此目前华为面临的芯片难题,同样也是国产芯片的困境。

芯片制造。

芯片的制造过程极其复杂,概括的说,芯片制造是由芯片集成电路的设计、制作硅晶圆、对硅晶圆涂光胶、对硅晶圆光刻和蚀刻、对硅晶圆等离子注入以及硅晶圆测试和封装这几个部分组成。

事实上,我们国内已经有机构或企业能够制造芯片,但问题是我们距离真正的高端芯片还有一段距离。

我国高端芯片制造难点主要体现在两个方面。

一方面是芯片设计人才匮乏。芯片制造不同于传统意义上的工业制造,它是一个非常大的范畴,涉及到了很多方方面面的产业,所以对芯片技术人员的理论要求非常高。

不仅需要数学和物理领域,同时也需要大量的化学、材料、机械、电器等方面的高端人才,而我们芯片行业的人才培养还有很长一段路要走。

另一方面是我国没有高端的光刻机在芯片更新换代的过程中,离不开光刻机,因为间隙的不断缩小,就不得不需要提高光刻机的精度,作为芯片雕刻电路图案的核心设备,光刻规的精度,可以说直接决定了芯片制程的精度。

但从目前的情况上来看,我国在光刻机零件上一直无法实现突破。

光刻机是系统工程。

光刻机的工作原理其实有类似于照相机冲洗照片,主要就是用曝光的手段使得一些精细图形印制在硅片上。

别看它原理比较简单,但是一台能够生产高端芯片的光刻机,其本身技术以及所需上零件是相当难以掌握和制造的。

简单来说,光刻机就是一种全球产业链的制造,比如当前的荷兰ASML,它能制造光刻机靠的是全球化的产业链,整台机器10万有余的零配件近9成靠的是全球进口。

其中包括了美国的光源,德国的物镜,瑞典的轴承,法国的阀件,日本的光学器材,以及荷兰ASML自己拥有的核心技术,如EUV光刻技术等等。

高端光刻机的制造难度。

光刻机作为全球技术含量最高的设备之一,目前真正具备光刻机制造能力的也就那么几个国家,其中真正能够制造出7纳米以上光刻机的,只有荷兰的ASML,它们的单台光刻机的售价已经超过了一亿美元,而且还不是现货。

我国光刻机技术一直处于卡脖子状态无法突破,主要就是因为光刻机最关键的技术实在是太难掌握了,其研发难度堪比原子弹,目前国际上已经有9个国家可以制造原子弹,但是拥有高端光刻机的却只有日本和荷兰两个国家,由此可见其技术难度。

一台高端光刻机得由数万个零部件构成,而且对每一个零部件的要求都非常高,其中制造最难的应该是镜头,它的精度要求是相当高的,因为芯片上的电路图都是印制出来的。

如果没有精度足够高的镜头,那么可能在绘制电路图的时候会出现偏差,导致芯片没有办法使用,比如荷兰EUV光刻机上面所使用的镜头技术要求简直可以用极限来形容,镜头表面必须非常光滑。

结语。

就目前的情况来看,我国无法研发出精度较高的镜头。不仅如此,高端光刻机对于其他零件的精度要求也较高。

据一位美国工程师说,为了打造光刻机上的一个零部件,他曾经反反复复打磨了近10年时间,由此也可以看出光刻机的技术难度有多大!

总的来说,我们现在面对着相对比较落后的困境,在芯片制造方面还有一段漫长的路要走,所以我们仍需继续努力,稳健突破追赶。

本文源自头条号:星球上的科学

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