EUV是谁发明的(e的发明者)

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ASML是唯一能制造极紫外光刻机的厂商,芯片制造到底有多难?

近几年来,中国科技行业遭到国外的严重打压,尤其是电子芯片成为我国半导体领域最突出的短板,生产芯片最重要的设备是光刻机,世界上先进的光刻机主要由荷兰一家名为阿斯麦(ASML)的公司制造,市场占有率超过80%,而其中最先进的极紫外光刻机(EUV光刻),全世界只有ASML一家公司能制造。

ASML

ASML虽然是一家荷兰的公司,但是出口光刻机受到西方国家的严格控制,ASML的大股东包括美国因特尔、台湾积体电路制造(台积电)、韩国的三星、荷兰皇家飞利浦电子公司等等,其中因特尔占有股份大约为15%,台积电大约5%。

ASML的股份结构相当复杂,国际上众多大公司参股,使得ASML形成一个庞大的利益共同体,但是橡雹ASML受到《瓦森纳协定》的约束,中国也是被该协定限制的国家之一,一些敏感的设备和技术无法出口到中国。

光刻机是当今世界科技领域的集大成者,是人类当前科技的巅峰产物,ASML之所以能制造最先进的光刻机,也是因为特殊的股权结构,使得ASML能汇集当前各项前沿科技,整合各种零部件。

一台光刻机重达几十吨,包含十多万个零部件,每台机器从下单到交付要21个月,单价格超过1亿美元,即便这样买家还是排着长队,数据显示,ASML在2017年交付了12台光刻机,2018年18台,2019年26台,预计2020年达到35台。

电子芯片

第一台电子计算机诞生于1946年,位于美国的宾夕法尼亚大学,当时研究人员使用了18000个电子管,1万多个电阻和电容,6000多个开关,总重量30多吨,启动时功率高达150千瓦,运算能力为每秒5000次。

每秒5000次的计算能力,还远远比不上现在几块钱的掌上计算器,人类科技之所以有这么大的进步,就是因为有了芯片的发明,而芯片的发明者是美国人杰克·基尔比,他在2000年因此获得诺贝尔奖。

杰克绝茄·基尔比1947年毕业于美国伊利诺斯大学,然后就职于德州仪器,担任研发工程师,期间产生了一个天才的想法——把所有的元器件弄到一块材料上,并相互连接成电路。

杰克·基尔比很快付诸实践,并开始构思这个电路,然后以硅作为材料,制造出了人类第梁宏帆一个芯片,他把自己的想法告诉公司后,受到了公司的高度重视,次年,杰克·基尔就申请了专利。

利用杰克·基尔比发明的芯片,我们就可以把一台几十吨的计算机“装进”一个指甲盖大小的体积内,而且运算速度大幅提高,功耗大幅降低。

光刻机原理

光刻机的基本原理并不是机密,但其中的零部件不是谁都能制造的,以至于外国人对我们说“即便把光刻机的所有图纸给你们,你们也造不出来光刻机。”

制造芯片首先需要用到的材料就是高纯度硅,然后把硅切片得到晶圆,接下来就是高精度的晶圆加工,也是光刻机中的核心技术。

我们首先在晶圆上涂一层特殊的材料,该材料在光线的照射下会融化蒸发,于是我们使用绘制好图案的透光模板,经过特殊激光照射后,就能在晶圆表层的材料上刻出图案,然后用蚀刻机刻蚀晶圆,分化学刻蚀和电解刻蚀(比如用等离子体冲刷等等),而没有涂感光材料的部分将保留下来。

经过刻蚀后,晶圆表面就留下了很多凹槽,我们向其中选择性地掺入磷等元素,就能形成N型半导体;掺入硼等元素,就能形成P型半导体;掺入铜等元素,就相当于导线;三者按照一定的空间结构结合,就形成了PN结(PN结可以理解为一个开关),大量PN结按照一定方式进行组合,就能完成相应的数学运算。

实际当中,一块芯片的结构是三维的,在一层光刻和蚀刻完成后,需要清洗干净,然后再光刻和刻蚀下一层,这样一直叠加十几二十层,形成了立体的芯片,也就是这么一张小小的芯片,里面包含了数十亿、甚至上百亿个晶体管(晶体管包括二极管、三极管等等),比如华为麒麟990的晶体管数达到了103亿。

ASML生产的EUV光刻机,每小时能雕刻100多块晶圆,每块晶圆又能分割成许多个块芯片。

光刻机的关键技术

物镜制造技术

光刻机的原理并不难,但是要生产其中的零件并不容易,其中最昂贵且最复杂的零件就是投影物镜,由于芯片光刻的尺寸只有几纳米,所以对投影物镜的误差要求极高,一张直径30厘米的物镜,要求起伏误差不超过0.3纳米,相当于地球这么大的球体,要求表面凹凸不能超过10cm。

这样的精度要求,全世界只有德国的蔡司公司能制造,连日本尼康、佳能这样的透镜大厂也做不出来,更不用说中国的公司了。

光源技术

另外,光刻机中的光源也是一项难以攻克的技术难关,对于深紫外光(DUV)刻,使用的光源波长是193nm,这是光刻机中的一个技术分水岭,芯片发展曾经在193纳米光源停滞了十多年的时间,后来浸没技术缩短波长(原理是在表面镀上一层薄薄的水膜,利用光的折射现象,可以缩短光的波长),加上各项技术的改进,最终193nm光源可以把芯片制程推进到28nm,这也是深紫外光刻的极限。

极紫外光刻(EUV)使用波长更短的激光(13.5nm),相对于深紫外光刻,需要重新研发刻蚀材料、光刻胶、刻蚀工艺等等,对精度的要求进一步提高,目前只有荷兰ASML一家公司能制造极紫外光刻机。

而且西方国家对我国的技术打压是非常狠的,比如2009年的时候,中国上海微电子研发出90纳米的光刻机,在2010年西方国家就解除了90纳米以上的光刻机对中国出口的限制,2015年又解除了65纳米光刻机对中国出口的限制,让中国的光刻机技术发展完全失去市场。

在这样的情况下,中国芯片产业的发展举步维艰,光刻机包含的关键技术太多,一时半会我们是绕不过去的;其实中国并不缺乏人才,只不过人才要用到什么领域,需要政策引导才行,想到中国天眼FAST在2018年的一次网上招聘,年薪10万难觅驻地科研人才,让人感慨不已。

中科院团队成功突破光量子芯片核心技术

随着科学技术的发展,人们已一只脚迈进了智能 社会 的门槛,大量智能电子产品随处可见。随着 社会 智能化的发展,芯片的地位越来越重要,已成为手机、电脑、智能 汽车 。航天、物联网等行业发展的基础。

众所周知,我国进入半导体行业较晚,技术积累薄弱,国内企业在发展的过程中,太过于注重品牌知名度的提升,将大部分精力投入到了轻资产行业的发展,忽视了重资产行业的重要性,再者就是西方国家为了限制我国 科技 的崛起,早在几十年前就签订了《瓦森堡协定》,禁止向我国出口高尖端技术。受多种因素的影响,国内企业发展所需的芯片大部分从西兄氏方国家进口。

芯片过于依赖进口,对我国 科技 的发展而言真的不是一件好事,华为的遭遇就是很好的证明!

2020年5月,美国为了绞杀华为,突然修改世界半导体行业规则,禁止全球使用美国技术超过10%的半导体企业与华为合作,直接引发了华为的芯片危机,业务发展受到了很大的影响,如手机业务,已从世界第一大手机厂商的宝座跌落,今年第一季度国内市场份额从44%暴跌至16%,海外市场份额从去年的18.9%跌落至4%。

美国之所以欲将华为置之死地而后快,并不全是因为华为在5G通信领域打破了高通等美企的垄断,成为通信领域新的领头羊,主要是因为华为强大的研发能力!

据公开资料显示,华为凭借着58990项专利,成为了世界上拥有专利最多的 科技 公司。除此之外,不但在通信、手机领域取得了不凡的成就,其在芯片、自动驾驶、操作系统、存储、人工智能、云计算等领域都达到了世界顶级的水准。

华为凭借一己之力,与锋尘晌高通、苹果、谷歌等美国多家行业老牌巨头斗得不亦乐乎,让世界各国重新认识了中国 科技 的力量与魅力,如此强大的华为,怎么可能不引起一向自以为是的美国的恐慌?为了不影响自己主导全球的计划,美国怎么可能让其继续发展下去?

2019年5月,美国以莫须有的罪名将华为列入“实体清单”,禁止美企与之合作。美国集全国之力、集盟友之力对华为长达一年的打压,不但没有将其打倒,反而让他变得更加强大。这一情况的出现,让美国很是恐慌,不得不使出杀手锏,芯片封锁!

美国的芯片封锁,让华为迎来了有史以来最大的生存危机,也让我们意识到, 在当今这个时代,要想摆脱被人鱼肉的命运,就必须实现技术独立,实现芯片的国产化,彻底打破封锁!

当前主流的芯片是硅基芯片,是从一堆堆沙子中提取中纯度高达99.999%的硅晶圆,然后再经过设计、光刻、蚀刻、封装、测试等一系列复杂的流程,最终才能被应用在电子产品上。

在芯片制造全部工序中,光刻是我国芯片制造的短板,究其原因就是EUV光刻机被卡了脖子,而国产的光刻机仅达到了28nm级别。

或许有的人会说,几十年前,我国原子弹都能造出来,现在造一个EUV光刻机有什么难的?事实上,我们短时间内还真的造不出来EUV光刻机,尽管中科院、清华大学等科研机构突破了很多EUV技术。

EUV光刻机不仅需要大量非常高尖端技术,还需要大量的元器件。 据ASML公司EUV光刻机总工程师透露,制造EUV光刻机所需的元器件超过10万件,来自世界上36个国家的1500多家企业,每一件都代表着业内的最高水平。值得一提的是,在ASML公司制造的EUV光刻机中,没有一件核心元器件来自我国企业。 由此可见,要想独自制造出EUV光刻机,我们将要克服多少困难。简单点说,我们要想独自制造出EUV光刻机,就必须将我们的基础工业水平达到西方国家基础工业水平的银锋总和。

所以,我们要想短时间内打破芯片封锁,解决芯片被卡脖子的问题,我们必须另辟蹊径。所幸的是,中科院院士已经找到了这个“捷径”!

前不久,中科院院士、中科大教授郭光灿领导的科研团队在光量子芯片方面取得重大突破,成功掌握量子干涉核心问题的技术,这一重大技术突破,直接奠定了光量子芯片研制的技术基础。 中国院士团队的这一重大技术突破,让世界上唯一的超级 科技 强国美国震惊不已: 没想到中国科研人员会在这么短的时间内掌握光量子芯片技术。

要知道,我国是属于芯片行业起步较晚的国家,技术和人才储备都很薄弱,我们要想实现在光量子芯片领域的领先,付出的汗水将是发达国家科研人员的几百倍!

对于中科院院士团队在光量子芯片领域实现的重大技术突破,不少业内人士纷纷发表自己的看法: 一旦光量子芯片实现大规模量产,芯片的成本要比现在的芯片要低,而且中国也将会掌握芯片领域的主导权,华为的“芯”病也将会得到彻底根治!

不少网友心中看到这心中会有个疑惑,我快把光量子芯片吹上天了,那么,它到底是个啥东西呢?又具有什么特殊的能力呢?

所谓的光量子芯片, 就是用光子代替传统芯片的电子,通过光源能量和形状控制手段,将光投射线路经过光学补差,将设计好的线路图映射到晶片上。

芯片整体性能是否先进,与晶片上集成的晶体管数量有关,要想芯片性能更先进,就必须在固定大小的晶片上尽可能的集成更多的晶体管。

光量子芯片与传统硅芯片相比,其采用微纳米加工工艺、以光为载体,其数据传输能力更强、更稳定,而且信息储存的时间也会更久等等。

随着5G时代的到来,我们即将从互联网时代迈入物联网时代,我们对数据处理的速度的要求也会更高,传统芯片很可能无法满足我们这方面的需求,所以,更为先进的光量子芯片成为了我们在物联网时代的不二选择。

对于光量子芯片的发明,不少业内人士认为,其重要性不亚于计算机的发明,谁率先掌握了这种技术,谁就可以领跑一个新的时代!

笔者坚信,随着我国科研人员的不断付出,我们必将能在短时间内攻克光量子芯片所有技术难关,实现大规模量产,打破美国的芯片封锁,成为新时代的领跑者!

全球最强的光刻机为何出在荷兰,而不是美国日本德国?

如果在马路上看到这种货车,一定要躲远一点,万一不小心碰一下,几个亿可能就没了。这里面装的就是目前世界上最高端的EUV光刻机,华为就是因为这个被卡了脖子,单台售价1.3亿美元,比波音737客机还要贵,全世界只有一家公司能够生产这种高端光刻机,就是荷兰的阿斯麦尔。那为什么只有荷兰能够制造出如此高端的光刻机呢?日本,德国,美国这些传统的 科技 强国,为啥就不行了呢?

我们先把视角从阿斯麦尔,拉到全球芯片业两大巨头的竞争。英特尔的新CEO基辛格,才刚刚上任就剑指台积电,他强调台湾是一个不稳定的地方,台积电一边争取美国的补助,一边却把最先进的产品留在台湾制造,他呼吁美国政府要重振自家芯片产业。他口中的自家人,就是英特尔。

而英特尔与台积电之间的对决,真正的重点就在于EUV光刻机。目前台积电在光刻机的数量与经验方面,都对英特尔保持领先。我们假设台积电和英特尔用相同的速度购买新设备和研发新技术,那么台积电就能一直保持对英特尔的领先地位,英特尔永远无法翻身做大哥。

芯片产业可以说是目前全球最重要的产业,这两年受到世李亮缺芯影响,很多电子产品以及 汽车 等需要用到芯片的产品,都有涨价的现象。现在的世界已经离不开芯片的计算。而影响芯片产业强弱格局的关键因素,就是阿斯麦尔生产的EUV光刻机。

EUV光刻机到底是一台什么样的机器?阿斯麦尔又是一家怎样的公司呢?想要了解这些东西,我们得先从芯片的制造过程谈起。所谓的芯片,还有另外一个名字叫做集成电路,一个指甲盖大小的芯片上面就能堆放上百亿个晶体管。几乎所有的电子产品都需要它,才能正常运转。

芯片的制造就像是盖房子,首先第一步是要先规划出房子的设计图,芯片工程师会根据芯片要有的功能,画出相对应的电路图,有了电路图之后,还要有地方堆扰大放电子元件,就像是我们盖房子,必须要先有块地皮一样。而这个地皮就是晶元,有了晶元之后,要如何把电路设计图缩小并印上去呢?答案是靠光。透过紫外光把设计图缩小到晶元上面,一个晶元的最终品质如何,这一步非常关键。接下来晶圆还要再封装一个绝缘的外壳,到此芯片的生产就算是完成了。

上面我们说过:光刻是芯片品质的关键,换句话说就是谁能得到最先进的光刻机,谁就能在芯片竞赛中超越对手。那最优秀的光刻机要找谁买呢?当然就是阿斯麦尔,而且全球仅此一家。虽然光刻机市场上不止阿斯麦尔一家,还有日本的佳能和尼康,但日本的光刻机只能在低端领域混,高端光刻机只有阿斯麦尔能够制造。那为什么只有阿斯麦尔能够制造出最高端的光刻机呢?日本搜宽,德国,美国这些传统 科技 强国哪个不比荷兰要强。

阿斯麦尔的EUV光刻机单台造价1.3亿美元,为什么这么贵呢?因为它几乎是融合了当前全人类的最高智慧结晶,想要完成一台EUV光刻机的制造,需要集结全球10多家顶级公司才能做得到。可以这么说,目前不存在哪家公司可以单独搞定全部零配件,EUV光刻机是建立在一条极度精密的产业链之上的,每一个关键零配件单独拿出来,谁能做好谁就是那个领域的世界顶尖。

反射镜是由德国的蔡司生产,对镜片光滑度的要求简直达到了逆天的级别。假设一个反射镜面跟德国面积一样大,那么镜片上最高的凸起也不能超过1厘米。阿斯麦尔的优势就在于,它牢牢掌控了整个产业链,光源来自美国,镜片来自德国,一台光刻机涉及多个 科技 强国的10多家顶级公司。之所以是荷兰的阿斯麦尔能够做到这件事,而不是日本,德国,美国的公司,这个是有 历史 原因的。

早期的光刻机出现在60到70年代,那时候的制程工艺远没有今天这么强大,光刻机的技术要求也相对较低,大多数搞半导体的公司,自己稍微加把劲都能做出来。在日本半导体行业快速崛起时,日本的佳能和尼康便顺势进入光刻机市场,并取得了非常好的成绩。再往后美国举全国之力打压日本半导体行业,逼迫日本签订了一系列协议,就和现在针对我们中国华为是一样的 ,唯一不同的是我们没有选择低头认怂。

此时的阿斯麦尔还是飞利浦旗下的一个小公司,全公司上上下下才30人,因为不赚钱后来被独立出来单独发展,其实也就是被抛弃了。在打压日本的同时,美国也需要扶持新的替代者,这时候阿斯麦尔因为押宝台积电林本坚提出的浸润式显影技术,让光源技术突破极限,这个坚持给阿斯麦尔带来了转机。

在美国的扶持下,多家顶级公司对阿斯麦尔提供技术帮助,供应关键零配件,阿斯麦尔终于制造出最高端的光刻机,从此独霸全球市场。我们熟悉的半导体大厂,英特尔,三星,台积电都是阿斯麦尔的股东,他们之间有着非常紧密的关联,这也是为什么美国不让台积电给华为代工,台积电就要乖乖听话,让阿斯麦尔不卖先进光刻机给中芯国际,中芯国际就只能干瞪眼的根本原因。因为阿斯麦尔是美国一手培养起来的。

至于我们究竟什么时候能造出最先进的光刻机?这个问题的答案不好说,但总之不会是最近几年,即便华为重金研发,也不可能在短期内赶上,那么多家顶级公司几十年甚至百年的技术积累,需要我们国内多个行业,众多公司一起努力,才有可能在未来的某个时间点,追赶上最先进技术。虽然不是近几年,但我相信这一天并不会太遥远。

为什么全世界只有荷兰能够制造顶级的光刻机?

1、原因一:荷兰的ASML并不是一家白手起家的公司,而是从著名电子制造商飞利浦,独立出坦悄蠢来的一个公 司,背后肯定有相关的人员,经济上的资助。

2、原因二:ASML的光刻机中超过90%的零件都是向外采购的,这与他原来的对手,尼康和佳能是完全不同的。正是因为这样的政策,使得他们能够在整个设备的不同部位同时获得世界上最先进的技术,而他们自身也可以腾出手来在部件整合和客户需求上做文章。

从而在日新月异的芯片制造行业取得竞争优势,而这种高新技术行业马太效应特别明显,一旦有一点差距,很快就会迅速拉大。

3、原因三:“对核心技术的掌握”,最先进的EUV光刻技术,ASML拥有世界第二的专利申请量,说明即便是广泛地外包零件,让陪他们依然对核心技术有着不懈的追求。

扩展资料:

ASML还有其独特的合作模式,ASML有一个非常奇特的规定,那就是只有投资ASML,才能够获得优先供货权,意思就果要求他自己的客户运毁要先投资自己才行。

这样奇特的合作模式使得ASML获得了大量的资金,包括英特尔、三星、台积电、海力士都在ASML中有相当可观的股份,可以说大半个半导体行业都是ASML一家的合作伙伴,形成了庞大的利益共同体,就算是技术研发出现了失误,也不会受到很大的影响。

并不会威胁到ASML的市场占有率,而且不仅仅是来自合作伙伴的资金支持, 更多的还有技术支持。比如ASML在EUV光刻技术上拥有世界第二的专利申请量,而世界第一是德国的蔡司公司,第三是韩国的海力士公司,而这两家公司都是ASML的合作伙伴。

关于EUV是谁发明的和e的发明者的介绍到此就结束了,不知道你从中找到你需要的信息了吗 ?如果你还想了解更多这方面的信息,记得收藏关注本站。

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