【簡介：】光刻機和蝕刻機是什么？光刻機與蝕刻機是生產芯片的兩大重要機子，可以說一個是魂，另外一個是魄。至于說這兩個機子的具體功能是什么呢？
最簡單的解釋就是：光刻機把電路圖投影到覆

光刻機和蝕刻機是什么？光刻機與蝕刻機是生產芯片的兩大重要機子，可以說一個是魂，另外一個是魄。至于說這兩個機子的具體功能是什么呢？

最簡單的解釋就是：光刻機把電路圖投影到覆蓋有光刻膠的硅片上面，刻蝕機再把剛才畫了電路圖的硅片上的多余電路圖腐蝕掉。這樣看起來似乎沒什么難的，但是有一個形象的比喻，每一塊芯片上面的電路結構放大無數(shù)倍來看比整個北京的線路圖都復雜，這就是這光刻和蝕刻的難度。這兩者的加工精度是頭發(fā)絲直徑的幾千分之一到上萬分之一。以16nm的CPU來說，加工尺度為普通人頭發(fā)絲的五千分之一，加工的精度和重復性要達到五萬分之一，更不用說更先進的10nm及7nm的CPU了。

我國光刻機的水平我國目前生產光刻機最為先進的企業(yè)為上海微電子裝備（集團）股份有限公司，這是一家有著國資背景的企業(yè)（前兩大股東均為國有企業(yè)），成立于2002年，至今已有17年的歷史，實現(xiàn)了我國光刻機從無到有的地步。

光刻機從出現(xiàn)到現(xiàn)在一共歷經了五代的發(fā)展，現(xiàn)在世界上最新進的光刻機生產企業(yè)為荷蘭的ASML（阿斯麥），已經可以做到第五代EVU的7nm制程的量產，上海微電子雖然發(fā)展速度很快，但是目前只做到了光刻機第四代ArF的90nm制程，且尚無法量產。按量產能力來說差了近兩個年代，按照研發(fā)能力來說，差了一個年代。所以我國的光刻機水平距離世界領先水平還是有較大的差距的。

我國的刻蝕機水平國內生產刻蝕機水平最高的企業(yè)為中微半導體設備（上海）有限公司（這家同樣是有國資背景的企業(yè)，前兩大股東也是國有企業(yè)，所以有人說我國光刻機沒發(fā)展起來是因為國企的原因，這是不對的，中微半導體也可以說是國企，但是刻蝕機的技術水平是世界領先水平的）。

中微的發(fā)展離不開尹志堯為代表的幾十位海歸技術專家。根據央視財經2017年的報導，尹志堯曾經擔任應用材料的公司副總裁（應用材料是半導體設備廠商龍頭老大），參與領導幾代等離子體刻蝕設備的開發(fā)，在美國工作時就持有86項專利。

2004年的時候尹志堯和他的團隊決定回國，不再給外國人做嫁衣，在回國之際，所有技術專家承諾不會把美國公司的技術，包括設計圖紙、工藝過程帶回國內，美國方面也對歸國人員持有的600多萬個文件和所有個人電腦做了徹底清查。

2004年回來之后，國家牽頭設立了中微半導體公司，尹志堯等人重新投入研發(fā)刻蝕機，僅僅用了3年的時間就做出了世界領先的高性能刻蝕機，為此美國人無法接受，還起訴了中微半導體專利侵權，但是最終的驗證結果是沒有任何的侵權。（這才是中微半導體比上海微電子發(fā)展快的原因，畢竟上海微電子的沒有人才在荷蘭的ASML工作過，也許正是因為這件事，所以美國現(xiàn)在禁止ASML招聘中國的員工）。

隨著中微半導體的興起，2015年美國商業(yè)部工業(yè)安全局還特別發(fā)布公告，由于認識到中國可以做出具有國際競爭力的等離子刻蝕機，所以決定把等離子刻蝕機從美國對中國控制的單子上去掉了。因此在刻蝕機領域，我們目前已經是處于世界領先水平了。

長期以來，我們的大部分芯片都需要進口才能給滿足使用，包括安卓手機中大部分都是使用的來自高通的驍龍?zhí)幚砥鳎娔X中也是來自英特爾的處理器，甚至一些空調這些家電中的芯片也需要進口才行。

為何明知需要芯片，可大部分芯片還是需要進口才能滿足呢，這很大一部分原因是和國外有關的，在一些高端科技領域，國外對我國采取的是封鎖政策，所以，我國在芯片這一領域的發(fā)展是比較落后于國外的。

而前段時間的中興事件，也可看出芯片對于我國的重要性，只要在芯片領域有所突破，才不會長期受制于人。

說起芯片，便不得不提芯片制造所需要的裝備了，制造芯片主要需要用到光刻機和蝕刻機這兩款裝備，光刻機和蝕刻機是制造芯片的核心裝備，而我國在這一領域長期落后。

那么，什么是光刻機和蝕刻機呢？

簡單來講，光刻機通過光在晶圓上進行刻畫電路，光刻機采用類似照片沖印的技術，把母版上的精細圖形通過曝光轉移至硅片上，一般來說，光刻分辨力越高，加工的芯片集成度也就越高，但傳統(tǒng)光刻技術由于受到光學衍射效應的影響，分辨力進一步提高受到很大限制，為獲得更高分辨力，傳統(tǒng)上采用縮短光波、增加成像系統(tǒng)數(shù)值孔徑等技術路徑來改進光刻機，但技術難度極高，裝備成本也極高。

而蝕刻機就是將多余的地方去除，從而形成一個完整的電路，蝕刻機主要在半導體和線路版制程上，蝕刻圖紋、花紋、幾何形狀，并精確鏤空，特別是每個線條和深孔的加工精度都是頭發(fā)絲直徑的幾千分之一到上萬分之一，精度控制要求非常高。

就目前來說，這兩臺比較先進的機器都需要到國外去購買。因為長期以來，這兩款裝備的核心技術一直被國外廠商壟斷，有錢都買不到，國外基本上都對我國施行封鎖政策，這也是我國在光刻機和蝕刻機這一領域相對較落后的原因。

不過，在2018年11月29日，中科院光電技術研究所承擔的國家重大科研裝備研制項目“超分辨光刻裝備研制”通過驗收，這是世界上首臺用紫外光源實現(xiàn)了22納米分辨率的光刻機驗證機。

而在此前，我國自主研發(fā)的光刻機主要光刻分辨力也才65nm至28nm，對于高端設備方面的應用還是不足的。

而世界最先進的光刻機，荷蘭EUV極紫外線光刻機能夠生產7nm級別的芯片，雖然同比與荷蘭的光刻機，我國的還是比較落后的，但目前來說，確實是很難得的。

據中科院理化技術研究所許祖彥院士等驗收組專家一致表示，該光刻機在365納米光源波長下，單次曝光最高線寬分辨力達到22納米。項目在原理上突破分辨力衍射極限，建立了一條高分辨、大面積的納米光刻裝備研發(fā)新路線，繞過國外相關知識產權壁壘。項目副總設計師胡松介紹，中科院光電所此次通過驗收的表面等離子體超分辨光刻裝備，打破了傳統(tǒng)路線格局，形成一條全新的納米光學光刻技術路線，具有完全自主知識產權，為超材料/超表面、第三代光學器件、廣義芯片等變革性領域的跨越式發(fā)展提供了制造工具。

據了解，這種超分辨光刻裝備制造的相關器件已在中國航天科技集團公司第八研究院、電子科技大學、四川大學華西醫(yī)院、中科院微系統(tǒng)所等多家科研院所和高校的重大研究任務中得到應用。

2019年4月17日，武漢光電國家研究中心甘棕松團隊遵循諾貝爾化學獎得主德國科學家斯特凡·W·赫爾的超分辨熒光成像的基本原理，在沒有任何可借鑒的技術情況下，采用二束激光在自研的光刻膠上突破了光束衍射極限的限制，采用遠場光學的辦法，光刻出最小9納米線寬的線段，實現(xiàn)了從超分辨成像到超衍射極限光刻制造的重大創(chuàng)新。

在蝕刻機方面，在2018年下半年也傳出喜訊，我國攻克5nm蝕刻機，上海中微半導體已經成功的研發(fā)出了可以用于5nm工藝生產的蝕刻機，近日已經通過了臺積電的驗證，并且未來將被臺積電用來生產5nm工藝的芯片。

如今，我們在光刻機和蝕刻機這款核心裝備上都取得了不小的突破，同時也在不斷地追趕，縮小與國外的差距，要不了多久，我們定能再次有所突破的。