光刻机卡脖子迎刃而解,中科院迎好消息,芯片领域能否破冰?
2020年,中科院宣布已经成功研发出8英寸的石墨烯单晶晶圆的消息,这一消息解决了我国被光刻机"卡脖子"的难题吗,被称为无法复制的光刻机技术,我国究竟是怎样突破的?研发出的芯片水平到底如何呢?
芯片是现在生活中最常见,却又不常见的科技技术,身边所有的高科技电子设备 全部都离不开芯片,很多人都知道芯片的存在,却又不知道它是什么,通俗的讲 芯片其实就是一块高度集成的电路板,我们所使用的的电子设备 数码设备,芯片就是它们的处理器,在电脑系统中,中央处理器CPU就像是电脑的心脏,在主板上的所有芯片组是一个整体,它们对于主板来说是决定主板所有功能的存在,影响着整个电脑系统的整体性能发挥,其实把芯片比作人类的心脏,不如比作是大脑,因为芯片它既能够通过运算处理来算出数据,也能够通过数据存储将所有数据储存起来,身为集成电路的载体,它是集成电路在经过设计、制造、封装和测试后的结果,是一个能够立即使用的独立整体。
随着科技不断的发展,芯片也要跟随需求不断的更新换代,研制开发前,要根据应用系统,来初步的确定应用对芯片功能和性能的指标要求,哪些功能可以集成以及哪些只能外部实现等等,还有工艺以及平台的选择,到芯片管脚数量 封装形式等等,来达到整个应用系统的成本低性能高,达到最优的性价比,进入系统开发和原型验证的阶段,要根据芯片的框架结构,采用分立元件设计电路板,数字系统开发平台进行原型开发和测试验证,经过一系列的模拟设计声称数据后,工厂便开始进行加工,在进行成测后便可进行量产。
芯片的设计规模比较大,系统比较复杂,在设计为了减少投片风险,系统设计和测试验工的工作十分重要,一方面依靠强大的EDA工具,另一方面要依靠经验和人员时间的投入,如果在成品率不稳定或者低于预期时,代工厂还会分析原因,进行工艺参数的调整,最终找到最稳定的工艺窗口,来提高芯片的可靠性和良率 从而降低成本,我国从1960年成立中科院半导体所和河北半导体所,那时美方半导体之父肖克利选择自立门户,日本也没有开始半导体的发展,我国用了四年的研发时间,在硅片生产工艺上有了大的突破,第五年便研发出了第一个硅集成电路芯片,不过那时我国已经与其他国家的半导体行业产生了极大的差距,在其他国家飞速发展之后,我们落后的不止五年之久,而那时的五年意味着20年,等到1988年时,我国集成电路产量达到了1亿块,它标志着我国进入工业化大生产,但却比美方晚了22年比日本晚了20年。
从1965年的第一块集成电路,我国用了23年的是时间,上世纪七十年代,全国的半导体总生产量,还不及日本一家大型工厂月产量的十分之一,但面对着美方创办了如今仍旧辉煌的英特尔时,日本的企业选择与科研机构协同作战,让原本互不通气的企业,展开了企业之间的相互交流,也让落后的我们感受到了"曙光",一时间 我国的芯片迎来了自己的春天,进入到21世纪,芯片慢慢的出现在人们的日常生活中,2001年 中国芯随着"方舟一号"的诞生,1.0时代也随之升级,在当时国产计算机的方舟芯片可谓是风靡一时,不过没多久就引来了危机,用户在体验后开始怨声载道,这时中科院才知道芯片面临的困难不是技术和经费,而是市场的认可和用户的体验。
就在那时华为开始默默的建造起日
后的后盾,成立了海思,悄然间成为了孕育中国芯的种子,十几年间,海思没有停止更新迭代的脚步,我国在半导体芯片领域起步比较晚,基础也比较薄弱,近年欧美那些发达国家对我们的技术进行长期封锁,这才让我们国家知道想要解决芯片危机,但是自主研发的第一难题,就是光刻机。在整个芯片制造的工艺中,几乎每一道工艺的事实,都离不开光刻机技术。
光刻技术是一种非常精密细微的加工技术,采用紫外光作为图像信息载体,以光致抗光科技术蚀剂为中间,媒介实现图形的变化 转移和处理,最终把图像信息传递到镜片或者介质层上的一种工艺,但是这样的工艺,却只有荷兰ASML等外国公司才有。我国虽然另辟了一条路,来解决被光刻机技术"卡脖子"的问题,但是这并不能否定国外光刻技术的实力,光刻机在种类上,就有这不同的分工有用于生产芯片的光刻机,还有用于封装的光刻机。
而用于生产芯片的光刻机,是我国在制造设备上最大的短板,最早的光刻机采用接触式光刻机,但是这个种类容易产生污染 ,并且掩模的寿命较短,在升级换代后, 将接触式光刻机改良成为接近式光刻机,接近式光刻机通过气垫在掩模和硅片间产生细小空隙,虽然掩模与硅片不再有直接的接触,但是受气垫的影响 成像的精度并不高,为了能够产量出更好的产品,就将工作台,沉浸式光刻等新型光刻机进行创新,最终经历了几代产品的发展,光刻机有了显著的提升,工艺制成水平和生产效率也大大的提升,我国虽然在生产芯片的光刻机上没有大的提升,但是封装光刻机和LED光刻机已然有了大的突破。
并且小编认为 在我国不断发展的条件下,有一天我们一定能够在光刻机领域,以后发优势直追与世界的差距,关注我,带你探索前沿新视界