光刻机技术很难吗，为何只有极少国家掌握了该技术？

1. 光刻机技术很难吗，为何只有极少国家掌握了该技术？

近年来中国在核技术领域进步明显，如今中国更是掌握了全球唯一的技术，从此再也不用担心被石油卡脖子了，难道中国再也不需要中东石油了吗？

2. 光刻机每台10亿，为何光刻机核心技术很难学到？

手机性能的强悍与否最重要的就是看它的芯片是不是给力。作为手机数据处理的心脏，核心的芯片也是现在各大手机厂商竞相订购的对象。对于咱们中国而言，手机芯片的研发和制造起步时间并不早，但是后起之辈却是速度超群。现在国际上最为先进的手机芯片制式5nm技术的设计工作，华为已经可以实现。但是制造的话，可就不是那么简单的事情了。 
众所周知，在5nm级别芯片的代工方面，华为现在陷入了一个不太好的境况，受制于美国专利技术话语权的影响，各大芯片生产厂商都开始"不得已"拒绝接受华为的订单。而我们国家现在却还不具备量产5nm芯片的技术能力。有人说，不就是不给我们做么，大不了我们自己做。这样的说法是很硬气，但是有点过于想当然尔。 
制作5nm芯片的最为重要的工具：高端光刻机，目前我们国家还没有，并且也暂时没有马上生产出来的能力。这是因为这个利用光学投影原理对硅片进行印刷的技术要求有非常高的精度和准确度，真的可以说是失之分毫差之千里。而现在我们国家自主的技术也只能在极限状态下达到之前主流的7nm级别。 
说起来，光刻机一直都是各个芯片制造厂商最为重要的机器之一。全球最为先进的产品现在出自荷兰，但它并不是荷兰完全拥有知识产权的物品，简单地说荷兰只拥有其中的一小部分，而包括镜头、光源、对准技术在内的核心技术分别掌握在日本、美国和德国手中。正因为如此，美国才能理直气壮趾高气昂的要求相关企业停止向华为供货；而荷兰的ASML甚至放话说，就算是给中国企业光刻机的图纸它们也造不出来。 
光刻机是一个非常精密的机器，看着体型很巨大，但是内部的每一个部件都说得上是高精尖，单单一台光刻机就能卖到10亿人民币。正因为如此，它的研发速度和进展才会变得很难。本身现在就是全球技术大集合的时代，如果只是靠一国之力解决所有的部件生产研发的话那就是已建成几何倍数增长的难事。而恰恰这也是中国正在面对的问题。 你知道吗，一台ASML出品的最新款的EUV光刻机的价格大约在1.5亿美元（10亿人民币）。这样的售价也能证明，其内部的每一个部件可能都是高价值产品。所以真正想要研发并且制作成功当今世界上最为先进的光刻机的话，如果只凭自己可能需要好几代人的努力才能成功。

3. 中国的光刻机达到了世界先进水平，但为何生产高端芯片依然困难重重？

 018年12月，中微半导体设备（上海）有限公司自主研制的5纳米等离子体刻蚀机经台积电验证，性能优良，将用于全球首条5纳米制程生产线。5纳米，相当于头发丝直径（约为0.1毫米）的二万分之一，将成为集成电路芯片上的最小线宽。台积电计划2019年进行5纳米制程试产，预计2020年量产。
▲半导体器件工艺制程从14纳米微缩到5纳，等离子蚀刻步骤会增加三倍
刻蚀机是芯片制造的关键设备之一，曾一度是发达国家的出口管制产品。中微半导体联合创始人倪图强表示，中微与科林研发(Lam Research)、应用材料(Applied Materials)、东京威力科创(Tokyo Electron Limited）、日立全球先端科技 (Hitachi High-Technologies) 4家美日企业，组成了国际第一梯队，为7纳米芯片生产线供应刻蚀机。中微半导体如今通过台积电验证的5纳米刻蚀机，预计能获得比7纳米更大的市场份额。
中科院SP超分辨光刻机
提问者所说的中国光刻机达到世界先进水平，应该是指2018年11月29日通过验收的，由中国科学院光电技术研究所主导、经过近七年艰苦攻关研制的“超分辨光刻装备”项目。
该项目下研制的这台光刻机是“世界上首台分辨力最高的紫外(即22纳米@365纳米)超分辨光刻装备”。这是一种表面等离子体（surfaceplasma，SP）超分辨光刻装备。

▲中科院研制成功并通过验收的SP光刻机
该光刻机在365纳米光源波长下，单次曝光最高线宽分辨力达到22纳米。结合双重曝光技术后，未来还可用于制造10nm级别的芯片。

▲中科院研发的光刻机镜头
目前这个装备已制备出一系列纳米功能器件，包括大口径薄膜镜、超导纳米线单光子探测器、切伦科夫辐射器件、生化传感芯片、超表面成像器件等，也就是说，目前主要是一些光学等领域的器件。验证了该装备纳米功能器件加工能力，已达到实用化水平。

▲中科院SP光刻机加工的样品
然而，此次验收合格的中科院光电技术研究所的这台表面等离子超衍射光刻机（SP光刻机）的加工精度与ASML的光刻机没法比。没法用于刻几十纳米级的芯片，至少以现在的技术不能。
据光电所专家称，该所研制成功的这种SP光刻机用于芯片制造上还需要攻克一系列的技术难题，目前距离还很遥远。也就是说中科院研制的这种光刻机不能（像一些网媒说的）用来光刻CPU。它的意义是用便宜光源实现较高的分辨率，用于一些特殊制造场景，很经济。
总之，中科院的22纳米分辨率光刻机跟ASML垄断的光刻机不是一回事，说前者弯道超车，就好像说中国出了个竞走名将要超越博尔特。
显然，中科院研制成功的这台“超分辨光刻装备”并不能说明我国在市场主流的的光刻机研制方面已经达到了世界先进水平，那么现阶段我国的光刻机的真实水平又是怎样的呢？且看以下对比。

4. 光刻机作为高端技术的代表，我国的光刻机发展到什么地步了？

光刻机是制造微机电、光电、二极体大规模集成电路的关键设备。光刻机可以分钟两种，分别是模板和图样大小一致的contact aligner，曝光时模板紧贴芯片；第二是类似投影机原理的stepper，获得比模板更小的曝光图样。



曝光机在晶圆制作过程中，主要是利用紫外线通过模板去除晶圆表面的保护膜的设备。
一个晶圆可以制作出数十个集成电路，根据模版光刻机分为两种：模版和晶圆大小一样，模版不动。第二种是模版和集成电路大小一样，模版随光刻机聚焦部分移动。其中模版随光刻机移动的方式，模版相对曝光机中心位置不变，始终利用聚焦镜头中心部分能得到更高的精度。目前，这种方式是主流方式。因此，光刻机对于集成电路的生产非常重要。
目前全球能够制造和维护需要高度的光学和电子工业基础技术的厂家，全世界只有少数厂家掌握光刻机技术。例如ASML、尼康、佳能、欧泰克、上海微电子装备、SUSS、ABM，Inc等。因此，光刻机的价格昂贵，通常在3千万到5亿美元。
中国目前做光刻机的主要有上海微电子装备有限公司、中子科技集团公司第四十五研究所国电、合肥芯硕半导体有限公司、先腾光电科技、无锡影速半导体科技。其中，上海微电子装备有限公司已经量产的是90纳米，这是在中国最领先的技术。其国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项“的65nm光刻机研制，目前正在进行整机考核。
对于光刻机技术来说，90纳米是一个技术台阶；45纳米是一个技术台阶；22纳米是一个技术台阶……90 纳米的技术升级到65纳米不难，但是45纳米要比65纳米难多了。
路要一步一步走，中国16个重大专项中的02专项提出光刻机到2020年出22纳米的。目前主流的是45纳米，而32纳米和28纳米的都需要深紫外光刻机上面改进升级。
用于光刻机的固态深紫外光源也在研发，我国的光刻机研发是并行研发的，22纳米光刻机用到的技术也在研发，用在45纳米的升级上面。
。在交期方面，所有客户也都完全一致，从下单到正式交货，均为21个月。

5. 高端光刻机中国仍生产不出，缺少了哪些科学技术？

关于中国受外界的知觉其实一直都存在，自从中国发展起来之后，外界很多国家都给中国施压。有很多国家都不愿意给中国提供技术提供资源，比如光刻机，台积电已经不会再给华为生产任何的芯片。而中国想要买一台属于自己的光刻机非常难，而且这是很不现实的，目前光刻机被荷兰的一家公司所垄断。市场风格更是高达百分之百。可以说他想卖给谁就卖给谁，他不想卖给你，你无论花多少钱，他都不会卖给你。但是中国生产一台属于自己光刻机就真的那么难吗？

事实上，中国想要生产一台光刻机确实比较难。丝毫不夸张的讲。生产光刻机的技术要比生产核弹要远远拿的多。光刻机是一台非常精密的仪器，整个仪器有超过10万多个零部件。我们所熟知的汽车零部件也不会超过7000个。而且全世界上没有任何一个国家能够独立自主的生产。

一个光刻机是由很多国家一起生产而成的，他并不是一个国家能够自主生产出来的。目前世界上最先进的光刻机是七纳米工艺的光刻机。可是我们国家之前透露过的消息是能够生产28纳米的光刻机。别看相差了21纳米，实际上它的技术已经落后了一个时代，甚至几个时代。

什么是中国独立自主造的光刻机，就是整个光刻机所需的所有零件，都必须有中国的产权。也就是说，光刻机，一颗螺丝都必须是中国创造的，而不是中国制造。所有的必须由中国人独立自主研发。你可以想象一下究竟有多么难，光刻机像天之骄子一样，他把数学，光学，流体力学以及机械，软件等各个领域综合而且这些领域，中国很受限制。


 

6. 高精度芯片技术落后很多年，但光刻机中我们也有别人都羡慕的技术

从漂亮国上任老大川建国开始，中西方在各领域竞争激烈，火花四射，尤其是针对双方，甚至多方贸易领域更加是相互碰撞，瞬间就6-7年的时间过去了，但我们的经济发展影响孩子持续增加，民生和科技发展的影响极大。
                                    
 在这些领域中，科技发展的碰撞是最为特殊而明显的，毕竟高科技领域才是漂亮国的立国之本，是他们对其他国家的杀手锏。从不支持5G，到限制华为，最终到锁定光刻机贸易，基本把我们的芯片和高密度半导体行业的发展彻底进行短暂的锁死。
                                    
 由于缺乏光刻机技术，想买最先进如3,5,7等纳米技术的光刻机基本不显示，被西方彻底封锁，竞争这些年以来，我们也大力投资发展自己的芯片制造能力，芯片配合设备能力，原材料能力，逐渐有追赶之势，虽然有所成就，但也停留在28nm大众常用技术的量产式制造与研发，14nm小批量研究型研发与制造，更小进度的目前国内还只存在与设计阶段，制造能力还没法突破，因为没有这方面的光刻机技术，只能寄希望华为、微电子、甚至科研院所尽快解决10nm及以下的攻关，不管是光刻机还是DUV光刻机，或者芯片叠加技术。不管黑猫白猫，抓住老鼠就是好猫。
  
                                    
 不过据悉在光刻机技术领域里面，我国也自助研发制造了一项世界领先技术，从目前的分析消息来看基本属于垄断地位的技术，连漂亮国都远远在这方面落后于我们，那就是KBBF激光晶体技术。
                                    
 漂亮国虽然最近这些年长期对我们进行光刻机技术的封锁，但在生产光刻机缺有一种不可或缺的原材料叫做“KBBF晶体”，理化全称叫做氟代硼铍酸钾晶体，它是目前我们已知的唯一一种可以直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体，主要是且晶体是无法自然获得，它必须要通过人工的方式进行合成制造，这个晶体的主要作用就是将普通的激光转化为176nm深紫外波长的激光，只有这样科学家才能利用激光进行科研制造、生产或国防使用。
                                    
 这个晶体虽然不是由我们率先发现并研发，是有前苏联在95年的时候发现，漂亮国其实也已经在这类晶体的研发取的过实质性的成果，甚至早就考虑将KBBF晶体进行武器化，否则90年代也不至于出现了“星球大战”计划，有激光才有可能发展太空的“星球大战”。
                                    
 只是我们也从83年开始，由陈创天团队合成制造的BBO的晶体帮我们抢占了时间大部分市场份额，并且在90年代也完成了KBBF晶体的合成工艺技术，并获得了领先世界的成果。所以在后面10来年的升级和完善之后，从2009年开始我们就针对自己的KBBF晶体合成技术做出了出口限制，这也是第一次我们队漂亮国出口贸易中说“NO”。后来漂亮国甚至想进行糖衣炮弹的诱惑陈创天团队，但他们具有很强的爱国情操而拒绝了。这就是当代的钱老。
                                    
 你们觉得现在我们这样的人才多吗？他们还有这份激情去赶超漂亮国的核心科技技术吗？

7. 都说要提高我国的光刻机技术，那这是一种怎样的技术呢？

光刻机到底是个什么东西？这个东西简单来说它就是刻画芯片的一个东西，我们手机电脑包括汽车电视它里面都离不开芯片，只不过就是芯片的功能个位相同，但是你可以把芯片理解为一个人的大脑这个芯片的精度越高，拿这个大脑就越聪明。
这个芯片的刻画就离不开光刻机，我们可以把光刻机上面一个又一个的小晶体理解为人的细胞就是人的大脑细胞，这个细胞越多人自然越聪明，但是一个芯片它本身的体积是有限的呀，手机就这么大个，你总不能做个1米×1米的芯片吗？那不现实的，而且他的能源流转资源消耗也太多了，所以要在尽可能小的范围之内刻画出足够多的能够容纳类似于人体脑细胞一样的这个存在。
刻画的越多，同样的体积要容纳更多的人更多的细胞，那是不是就要这个细胞的体积尽可能的小一点，让他们彼此之间的间隔变得更小一点，本来芯片的体积就已经够小了，你还要让它变得更小，那你就需要更高精度的光刻机，这就直接决定了芯片的制造基础是如何的，因为芯片研发是一回事，生产又是一回事，只能研发不能生产，那你仍然摆脱不了国外对你的限制，就比如说华为它是具备自己芯片的研发能力的，但是因为没有高端的光刻机，自己不能生产。
所以我们需要更加高端的光刻机，现在我国有的应该是在14纳米左右这个光刻机不足以满足日常的使用，你现在所使用的天级1200，骁龙865，甚至说骁龙888，它基本都是5纳米6纳米7纳米这样一个程度的，所以我们还有很大的差距，我们还是要继续努力，而且也不能盲目自信，我们应该对国产的公司有信心，但是盲目的信心是不行的，未来5~10年之内我们能够赶上去，并且走到一个世界光刻机领域相当靠前的位置，这就算是发展不错的。

8. 光刻机的核心技术到底有多复杂？