光刻机和氢弹哪个更难搞？( 七 )
有人这样形容光刻机：这是一种集合了数学、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、图像识别领域顶尖技术的产物 。它大概长这样 。
光刻机示意图别看说得这么热闹 ， 其实这玩意儿的工作原理就是用“紫外线”作刀 ， 对晶圆进行雕刻 ， 让芯片上的电路变成人们想要的图案 。 四个字形容：“硅上雕花” ， 跟扬州修脚的“肉上雕花”一个意思 。
这是刻出的芯片图案不过 ， 同样是“雕花” ， 你看看数据就知道光刻机比修脚师傅厉害到不知哪里去了 。现在最先进的 EUV 光刻机可以做到的“雕刻精度”是7nm ， 这相当于一根头发的万分之一 。由于要达到这样的雕刻精度 ， 在雕刻的过程中晶圆需要被快速移动 ， 每次移动10厘米 ， 可是误差必须被控制在纳米级别 。 这种误差级别相当于眨眼之间端着一盘菜从北京天安门冲到上海外滩 ， 恰好踩到预定的脚印上 ， 菜还保持端平不能洒 。做出一个芯片大概需要3000步工序 ， 由于每一步都是“硅上雕花” ， 有一定失败概率 ， 三千步下来 ， 要想让最终的成品合格率大于95% ， 那么每一步的失败率就必须小于0.001% 。为了达到这种效果 ， 最先进的光刻机上有10w个零件 。 （一辆汽车大概是5000个零件）光刻机就像科幻小说里的虫洞那样 ， 这边是物理世界 ， 那一边是赛博世界 。
以前 ， 全世界能批量生产高端光刻机的厂家只有三家 ， 荷兰 ASML ， 日本的尼康和佳能 ， 但是最新一代光刻机研发烧钱烧得太邪乎 ， 尼康和佳能基本已经弃疗了 。 目前 ， ASML 一家占据全球光刻机市场的85% ， 利润的107% 。2012年 ， 在研究最新的 EUV 光刻机时 ， ASML 也觉得研发费用无底洞 ， 想放弃 ， 差点从 ASML 变成了 AWSL 。 结果那些等着光刻机续命的芯片企业慌了 ， intel、三星、台积电从家里拿来大几十亿美元支持 ASML ， 求它再坚持一下 。于是 ， ASML 终于造出了能制造 7nm 制程芯片的光刻机 ， 每台卖一亿美元 。。。一亿美元 ， 其实不贵 ， 也就北京几套房 。但问题仍然是：光刻机不是你想买 ， 想买就能买 。说到这里 ， 就要提到1996年签署的《瓦森纳协定》 。 瓦森纳协定本名叫“瓦森纳安排机制” 。 简单来说就是：美国带着他的小伙伴不把东西卖给别的国家 。 我不知道都有哪些国家被“安排”了 。 反正中国是被安排得明明白白的 。
就拿光刻机来说 ， 中国台湾的台积电想买多少有多少 ， 而大陆版的“台积电”——中芯国际——订了一台7nm光刻机 ， 据说到现在都没拿到出口许可证 。 于是 ， 目前中芯国际最精细的制程是14nm 。这就导致一个结果：截止2020年春天 ， 中国大陆没有制造7nm制程芯片的能力 。 而目前最尖端的芯片 ， 例如华为手机的最新芯片（麒麟980、麒麟990）已经是7nm制程的 ， 如果台积电被逼选边站搞事情 ， 中国大陆企业就很难受 。中国可以生产光刻机吗？答案是：可以 。中国最牛的光刻机生产商是上海微电子装备公司（SMEE） ， 它可以做到的最精密的加工制程是90nm ， 相当于2004年最新款的 intel 奔腾四处理器的水平 。
SMEE 的光刻机别小瞧这个90nm制程的能力 。 这已经足够驱动基础的国防和工业 。 哪怕是面对“所有进口光刻机都瞬间停止工作”这种极端的情况时 ， 中国仍然有芯片可用 。在这种情况下 ， “断供”就达不到“弄死人”的效果 ， 最大的作用其实是“谈判筹码” ， 不会真的发生 。于是 ， 中国这两年芯片进口价值超越了石油 ， 蔚为壮观 。 计算力“基建”的最后一颗龙珠也基本稳住 。这些芯片进入了服务器和移动设备 ， 成为了云上算力和端上算力 ， 组成了庞大的“互联网基建” ， 组成了下一个大时代的入场券 。这篇文章写于2020年 ， 如果你来自未来 ， 你可能还会记得这一年是个特殊的年份 。这一年 ， 病毒来袭 。 好多人都宅在家里 ， 对着网上的菜谱做饭 ， 对着摄像头开视频会 ， 在微信和钉钉里商量方案 。这一年 ， 很多生产线的调度管理任务开始被自动化系统接管 ， 比人效率更高 ， 出错更少 。 很多机器人奉命在楼宇中喷洒消毒剂 ， 还接管了快递的配送任务 。这一年 ， 人们为了对抗病毒 ， 在武汉修建了火神山雷神山两大医院 ， 医院所有的计算力都来自于云端 ， 人工智能帮助医生查看患者肺部的片子 ， 为抢救生命节省宝贵时间 。 杭州、北京的专家可以通过5G信号和奔腾的光缆 ， 远程为患者做实时诊疗 。这一年 ， 巨头们火速开发了基于大数据的健康系统 ， 扫一个码就能同步所有健康信息 。这一切 ， 都依赖于我们的计算力基建 。
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