造一台光刻机竟要挑战极限？之芯片的由来

来源：青岛佳鼎分析仪器有限公司 2024年08月04日 07:30

造一台光刻机竟要挑战极限？

在通讯和网络相关领域中，芯片起着至关重要的作用。由于的原因，大众对于芯片制造行业越来越关注。

我们常说的芯片也就是集成电路，是指通过一系列特定平面制造工艺将各种元器件“集成”在一块半导体单晶片上，并封装在一个保护外壳内，这种复杂的电子系统能执行特定功能。而纵观整个芯片制造流程，其中最复杂也是的莫过于光刻机。

为什么是7nm

“10nm”“7nm”“5nm”这些词大家想必都不陌生。2018年，中微半导体成功研制7nm的刻蚀机，这是国产造芯的一大进步。（但是成功研制刻蚀机并不代表我们就有能够制造7nm制程的芯片的实力，原因后面会讲到。）

这些数字指的是什么？为什么我们需要所谓7nm的光刻机呢？

芯片界有一个的定律——摩尔定律，即集成电路上可以容纳的晶体管数目大约每24个月增加一倍，当然对应的理论性能也能增加一倍。但如何在同样尺寸的芯片上增加晶体管数量呢？当然就是把晶体管做小，提高晶体管密度。

“7nm”中的数字最初指的就是晶体管中的沟道长度，它也是区分半导体加工技术换代的重要标志（当然现在的命名更多的是代表技术迭代，其实是要长于7nm的）。想把晶体管越做越小，自然需要更精密的刻刀——光刻机，所谓7nm光刻机就是光刻机能刻蚀的分辨率。

光刻的原理非常简单，和胶片相机的原理很相似。光线通过刻有电路图案的板子（我们可以叫他掩模版），硅片上的光刻胶曝光，曝光后的光刻胶会发生性质变化，从而将掩模版上的图案复制到硅片上。原理简单，难的是如何实现更精确的光刻。

文章节选来源于科学大院，作者王智豪
科学大院-科普平台
原文于2021年12月29日，原标题为《制造一台光刻机，究竟有多难？》

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