第四百一十三章 光刻机
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这套生产线可以制作十二英寸晶圆，也就是直径为三十厘米，万安公司的电脑现在已经是八英寸芯片了，尺寸将近小了一倍。
在这个时代，芯片小一倍代表电脑更小，也就是科技更高，但在三十年后这个结果正好是反了过来，晶圆越大科技含量才是越高。
原因嘛，很简单，八十年代芯片的功能实在是不咋的，万安公司的WPS文字处理系统算全是世界比较强大的文字处理程序了，可功能在刘琅眼里连“垃圾”都算不上，就是七八年后的电脑芯片性能都比它强出不知多少，更不用说互联网时代的芯片了，那个时候芯片上的元器件大小都要以纳米来衡量，三十年后苹果设计出的手机芯片元器件最小的都达到了几个纳米大小，再小下去就会产生量子效应了。
所以这个时代芯片上的电子元件数量都差不多，多的一两千，少的七八百，在这个基础上大家追求的是谁能在更小的晶圆上将这些元器件放上去。
而在三十年后，元器件的大小已经进入纳米级别，那追求的就是谁能刻录下更多的元器件了，所以晶圆才会越来越大，更大的芯片才是顶尖技术的体现。
刘琅也是第一次看到晶圆生产线的内部构造，有很多设备他都不了解。
王海军研究这套生产线多年，虽然他也没有看过这些复杂的设备，但比对说明书和查找无数资料后，他对设备的了解已经是国内第一了。
半导体芯片生产主要分为设计、制造和封测三大环节，芯片设计主要根据芯片的设计目的进行逻辑设计和规则制定，万贺团队现在干的活就是芯片设计。
而芯片制造还包括根据设计图制作掩模以供后续制造步骤使用，呈贤主要负责的就是这项工作。
江南厂的生产线主要就是来制造，这个过程用一句话来说，就是把芯片电路图从设计掩模上转移至硅片上，并实现预定的芯片功能。
这个过程如何实现呢？包括几个过程，光刻、刻蚀、薄膜沉积、化学机械研磨等步骤。
“刘琅，你看，在这套生产线内，科技含量最高的就是这台设备！”
王海军指着一台密封的仪器说道。
“这就是刻纹机吧？”
周明在一旁缓缓地说道。
“刻纹机？对了，周教授，那是咱们国内的叫法，国外应该叫做光刻机！”
王海军回答。
“光刻机？”
刘琅微微一动，他知道这种仪器，是从妻子洪玉那里了解到的，这光刻机可以被称为人类历史上发明出来的最精密的仪器之一，在三十年后，世界上能制造高尖端光刻机的工厂只有荷兰的一家公司，他们每年只生产十几台，每一台售价超过一亿美金，岛国的尼康也制造这种仪器，只是精确度比荷兰的那家公司要小一些，可即便这样，制造出的光刻机也是早被世界的那几家芯片巨头提前几年就预定了，中国想要买到最先进的光刻机要等到其他公司买完后才能得到，这个时间差就是西方发达国家压制中国的办法，就怕你把最先进的技术学去。
光刻机有多牛？
洪玉曾如一个“花痴”一样向刘琅介绍当时最先进光刻机的性能！
比如光刻机的光线能量、破坏性极高，制程的所有零件、材料，样样挑战人类工艺的极限，甚至因为空气分子的干扰都会影响光线，所以生产过程得在真空环境，而且，温湿度和压力变化还会影响对焦，所以在机器内部温度的变化要控制在千分之五度，得有合适的冷却方法，精准的测温传感器，更重要的是，需要精确度极高的镜头和光源。
有顶级的镜头和光源，没极致的机械精度，也是白搭。光刻机里有两个同步运动的工件台，一个载底片，一个载胶片，两者需始终同步，误差在2纳米以下，两个工作台由静到动，加速度跟导弹发射差不多，如此而且，机械的动作得精确到误差仅以兆分之一秒
刘琅还记得洪玉当时举了个例子，这种同步性就相当于两架大飞机从起飞到降落，始终齐头并进。一架飞机上伸出一把刀，在另一架飞机的米粒上刻字，还不能刻坏了。
光刻机牛不牛？当然牛，即便是刘琅这个门外汉也是觉得这种仪器人类怎么能给它造出来呢？
可人类就是给造出来来了，而且未来还会不断发展，直至量子计算机的诞生………。
不过洪玉说的是三十年后的光刻机，现在大家面前的光刻机自然不能与自己的“孙子辈”相提并论了，这台光刻机的制程只有四微米，未来则是有十几个纳米，两者相差几百倍，要用机械来形容两者的差距，如果现在的光刻机比作是国产手扶拖拉机的发动机，那么未来的光刻机就是航天飞机的发动机。
“这应该就是制成达到制程4微米级别的刻纹机吧，技术真是先进，比咱们国家强出很多！”
周明目不转睛地看着感叹道。
周明曾经参加过二十多年前的卫星研制，对国家的半导体发展非常了解。
光刻机就是在硅片上涂感光胶，用集成电路设计的电路胶片遮盖在上面进行曝光，清除感光部分，露出硅片在上面进行加工最后成型，简单来说，就是用光进行“雕刻”，因为电子元件都是以十几个纳米级别，世界上哪里有如此细小的“刻刀”能把这些元件雕刻在晶圆上？
不过别看光刻机如此高端，但中国却是最早研制这种仪器的国家之一。
在五十年代末期，光刻机就已经在美国被发明出来，并且随之应用在了实践之中，而六十年代初期，随着大量国外半导体专家的回归，国家也将半导体技术列为国家重点发展科目。
在那个时代，国家在半导体领域内可谓是人才济济，有名气的黄坤、谢喜德、周明等科学家们都是从国外回来的专业人才，他们带领着国家开始研究光刻技术，当时他们研制出了锗合金三极管和磁膜储存器。
到了六十年代初期，美国提出了氧化物半导体效应晶体，并且研制出了一千个元件的密集电路板，这是世界第一个二十英寸的集成电路。
而同一时期的中国沿用古老传统的照相术显微镜进行缩小曝光，采用的是人工光刻工艺，就是坐标值加喷黑铜版纸加手术刀的方式，精度也能达到零点几毫米，对于那个时代的集成电路来说也是足够了。
而到了六十年代中期，中国终于制造出了第一批接触式光刻机，这项技术已经处在世界一流行列了。
到了七十年，因为大规模集成电路产业的蓬勃发展，美国人的光刻技术终于迎来的大爆发，进入到八微米工艺时代，开发出了投影光刻机等关键工艺设备技术，并在七十年代中期年建立了世界第一条十二英寸的集成电路生产线，也就是众人面前的这套四微米制程工艺。
这套生产线可以制作十二英寸晶圆，也就是直径为三十厘米，万安公司的电脑现在已经是八英寸芯片了，尺寸将近小了一倍。
在这个时代，芯片小一倍代表电脑更小，也就是科技更高，但在三十年后这个结果正好是反了过来，晶圆越大科技含量才是越高。
原因嘛，很简单，八十年代芯片的功能实在是不咋的，万安公司的WPS文字处理系统算全是世界比较强大的文字处理程序了，可功能在刘琅眼里连“垃圾”都算不上，就是七八年后的电脑芯片性能都比它强出不知多少，更不用说互联网时代的芯片了，那个时候芯片上的元器件大小都要以纳米来衡量，三十年后苹果设计出的手机芯片元器件最小的都达到了几个纳米大小，再小下去就会产生量子效应了。
所以这个时代芯片上的电子元件数量都差不多，多的一两千，少的七八百，在这个基础上大家追求的是谁能在更小的晶圆上将这些元器件放上去。
而在三十年后，元器件的大小已经进入纳米级别，那追求的就是谁能刻录下更多的元器件了，所以晶圆才会越来越大，更大的芯片才是顶尖技术的体现。
刘琅也是第一次看到晶圆生产线的内部构造，有很多设备他都不了解。
王海军研究这套生产线多年，虽然他也没有看过这些复杂的设备，但比对说明书和查找无数资料后，他对设备的了解已经是国内第一了。
半导体芯片生产主要分为设计、制造和封测三大环节，芯片设计主要根据芯片的设计目的进行逻辑设计和规则制定，万贺团队现在干的活就是芯片设计。
而芯片制造还包括根据设计图制作掩模以供后续制造步骤使用，呈贤主要负责的就是这项工作。
江南厂的生产线主要就是来制造，这个过程用一句话来说，就是把芯片电路图从设计掩模上转移至硅片上，并实现预定的芯片功能。
这个过程如何实现呢？包括几个过程，光刻、刻蚀、薄膜沉积、化学机械研磨等步骤。
“刘琅，你看，在这套生产线内，科技含量最高的就是这台设备！”
王海军指着一台密封的仪器说道。
“这就是刻纹机吧？”
周明在一旁缓缓地说道。
“刻纹机？对了，周教授，那是咱们国内的叫法，国外应该叫做光刻机！”
王海军回答。
“光刻机？”
刘琅微微一动，他知道这种仪器，是从妻子洪玉那里了解到的，这光刻机可以被称为人类历史上发明出来的最精密的仪器之一，在三十年后，世界上能制造高尖端光刻机的工厂只有荷兰的一家公司，他们每年只生产十几台，每一台售价超过一亿美金，岛国的尼康也制造这种仪器，只是精确度比荷兰的那家公司要小一些，可即便这样，制造出的光刻机也是早被世界的那几家芯片巨头提前几年就预定了，中国想要买到最先进的光刻机要等到其他公司买完后才能得到，这个时间差就是西方发达国家压制中国的办法，就怕你把最先进的技术学去。
光刻机有多牛？
洪玉曾如一个“花痴”一样向刘琅介绍当时最先进光刻机的性能！
比如光刻机的光线能量、破坏性极高，制程的所有零件、材料，样样挑战人类工艺的极限，甚至因为空气分子的干扰都会影响光线，所以生产过程得在真空环境，而且，温湿度和压力变化还会影响对焦，所以在机器内部温度的变化要控制在千分之五度，得有合适的冷却方法，精准的测温传感器，更重要的是，需要精确度极高的镜头和光源。
有顶级的镜头和光源，没极致的机械精度，也是白搭。光刻机里有两个同步运动的工件台，一个载底片，一个载胶片，两者需始终同步，误差在2纳米以下，两个工作台由静到动，加速度跟导弹发射差不多，如此而且，机械的动作得精确到误差仅以兆分之一秒
刘琅还记得洪玉当时举了个例子，这种同步性就相当于两架大飞机从起飞到降落，始终齐头并进。一架飞机上伸出一把刀，在另一架飞机的米粒上刻字，还不能刻坏了。
光刻机牛不牛？当然牛，即便是刘琅这个门外汉也是觉得这种仪器人类怎么能给它造出来呢？
可人类就是给造出来来了，而且未来还会不断发展，直至量子计算机的诞生………。
不过洪玉说的是三十年后的光刻机，现在大家面前的光刻机自然不能与自己的“孙子辈”相提并论了，这台光刻机的制程只有四微米，未来则是有十几个纳米，两者相差几百倍，要用机械来形容两者的差距，如果现在的光刻机比作是国产手扶拖拉机的发动机，那么未来的光刻机就是航天飞机的发动机。
“这应该就是制成达到制程4微米级别的刻纹机吧，技术真是先进，比咱们国家强出很多！”
周明目不转睛地看着感叹道。
周明曾经参加过二十多年前的卫星研制，对国家的半导体发展非常了解。
光刻机就是在硅片上涂感光胶，用集成电路设计的电路胶片遮盖在上面进行曝光，清除感光部分，露出硅片在上面进行加工最后成型，简单来说，就是用光进行“雕刻”，因为电子元件都是以十几个纳米级别，世界上哪里有如此细小的“刻刀”能把这些元件雕刻在晶圆上？
不过别看光刻机如此高端，但中国却是最早研制这种仪器的国家之一。
在五十年代末期，光刻机就已经在美国被发明出来，并且随之应用在了实践之中，而六十年代初期，随着大量国外半导体专家的回归，国家也将半导体技术列为国家重点发展科目。
在那个时代，国家在半导体领域内可谓是人才济济，有名气的黄坤、谢喜德、周明等科学家们都是从国外回来的专业人才，他们带领着国家开始研究光刻技术，当时他们研制出了锗合金三极管和磁膜储存器。
到了六十年代初期，美国提出了氧化物半导体效应晶体，并且研制出了一千个元件的密集电路板，这是世界第一个二十英寸的集成电路。
而同一时期的中国沿用古老传统的照相术显微镜进行缩小曝光，采用的是人工光刻工艺，就是坐标值加喷黑铜版纸加手术刀的方式，精度也能达到零点几毫米，对于那个时代的集成电路来说也是足够了。
而到了六十年代中期，中国终于制造出了第一批接触式光刻机，这项技术已经处在世界一流行列了。
到了七十年，因为大规模集成电路产业的蓬勃发展，美国人的光刻技术终于迎来的大爆发，进入到八微米工艺时代，开发出了投影光刻机等关键工艺设备技术，并在七十年代中期年建立了世界第一条十二英寸的集成电路生产线，也就是众人面前的这套四微米制程工艺。