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光刻机的核心原理是什么?制造光刻机的难度,需要突破多项高技术

科技数码 每日科普

近日,我国加紧了光刻机的研究速度,制造光刻机的难度,甚至比制造两弹还难。国外的半导体产业是做到了全球分工,技术整合,光刻机尤为如此。毫不夸张的说,中国要是能独立造出7nm的光刻机,那么在数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域绝对都达到了世界最顶尖水平,那么西方对中国的技术封锁基本宣告全面破产了,这绝对不亚于惊天地泣鬼神的操作。

光刻机的核心原理是什么?制造光刻机的难度,需要突破多项高技术

光刻机的核心原理就是一个透镜组,在精度上首先咱们有个概念:我们现在芯片的线条精度已发展到10nm级别。而较大的原子直径是将近1nm,我们把芯片放在电子显微镜下即可清晰地数出每个线条上有几个原子。“调节屈光度”是典型的几何光学(初等光学)概念,远远实现不了这个精度。

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几何光学中,我们认为光是一条条“光线”,所以可以用透镜等比例缩放。随着人们更深入的了解,发现光其实是连续的“光波”,并不按直线传播。再后来,人们发现光是一个个“粒子”(爱因斯坦因此获得诺贝尔奖)再后来,人们发现光粒子具有“波粒二象性”,还具有量子效应。整个过程中,光的物理特性没有改变。而是随着人们观察地越来越细致、越来越精密,逐步发现了光的特性。

光刻机的核心原理是什么?制造光刻机的难度,需要突破多项高技术

未来这几年光刻机研发,国产芯片的开发,还是很困难,后备人才也不够。我在德国大学电子系,我们刚分方向,5大方向,2/3的人都选择软件,去做人工智能和软件开发,剩下的4大硬件方向,有的做强电能源,有的做手机的信号,有的做医疗,真的选集成电路的,少得可怜,因为以集成电路模电为核心专业课的方向,实在是太难了。

光刻机的核心原理是什么?制造光刻机的难度,需要突破多项高技术

军事科技一直是国家研发投入重点,不惜成本,投入巨大。自研军用发动机达到目前的水平研发用了多久,我们055赶上来又用了多久,我们歼20赶上来更用了多久。军事领域尚且如此。在民用科技以及设备材料领域等,诸如高端数控机床,特种钢材,5G通信技术,量子通信卫星,北斗系统,数不胜数的高端科技我们又花了多久时间追赶。荷兰的光刻机汇集了全球最尖端前沿科技成就,而我们国家在其中并未贡献什么技术,光刻机中没有一个我们的制造的关键零件。国际外部环境对我国光刻机技术的封锁,导致光刻机的研发到了瓶颈,我国光刻机能否突破困境,拭目以待!

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