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光刻机|阿斯麦的新一代EUV光刻机曝光：造价1.5亿美元 公共汽车大小

9月2日消息，荷兰阿斯麦的新一代极紫外（EUV）光刻机每台有公共汽车大小，造价1.5亿美元 。其前所未有的精度可以让芯片上的元件尺寸在未来几年继续缩小 。
在位于美国康涅狄格州郊区的一间大型洁净室里，工程师们已经开始为一台机器制造关键部件，这台机器有望让芯片制造行业沿着摩尔定律至少再走上10年时间 。
这台极紫外光刻机是由荷兰阿斯麦公司制造的 。阿斯麦于2017年推出世界上第一台量产的极紫外光刻机，在芯片制造领域发挥着至关重要的作用，已经被用于制造iPhone手机芯片以及人工智能处理器等最先进的芯片 。阿斯麦正在康涅狄格州的威尔顿制造下一代极紫外光刻机的部分组件，其使用新技术来最小化紫外线波长，从而尽可能缩小所制造的芯片元件尺寸，最终提高整个芯片的性能 。
新一代极紫外光刻机大约有一辆公共汽车那么大，造价1.5亿美元 。整个机器包含10万个部件和2公里长的电缆 。每台机器发货需要40个集装箱、3架货机或者20辆卡车 。只有诸如台积电、三星和英特尔等少数公司能买得起这种机器 。
“这真是一台不可思议的机器，”麻省理工学院研究新型晶体管架构的教授Jesús del Alamo说 。“这绝对是一款革命性的产品，是一项突破，将给芯片行业带来新的生命 。”
在康涅狄格州的工厂里，工程师们将一块巨大铝材雕刻成框架，最终让光罩以纳米级的精度在其间移动，反射极紫外光束 。这些光束利用几面镜子来回反射，以惊人精度反复修饰打磨，在硅片上蚀刻出只有几十个原子大小的特征图案 。
造好的组件将于2021年底运往荷兰维荷芬，然后在2022年初安装到新一代极紫外光刻机的第一台原型机中 。英特尔可能会使用这种新机器制造出第一批芯片 。英特尔表示，预计将在2023年下线第一批芯片 。凭借比以往任何机器所蚀刻的图案尺寸更小，让每个芯片都有数百亿个元件，这台机器在未来几年所生产的芯片应该是史上处理速度最快、效率最高的 。
总之，阿斯麦新一代极紫外光刻机有望延续芯片制造以及整个科技行业不断进步的理念，继续让摩尔定律保持活力 。
1965年，电子工程师、英特尔创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)在行业杂志《电子学》35周年特刊上发表了一篇文章 。摩尔在文章中指出，单一硅芯片上的元件数量每年大约翻一番，他预计这一趋势将继续下去 。
光刻机|阿斯麦的新一代EUV光刻机曝光：造价1.5亿美元 公共汽车大小
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十年后，摩尔将他的预计从一年改为两年 。近年来，尽管制造技术的不断突破和芯片设计的不断创新保持着这种势头，但摩尔定律的发展依旧受到了质疑 。
极紫外光刻机使用特殊的工程技术来缩小用于制造芯片的光波长，这应该有助于延续摩尔定律的趋势 。这种光刻技术对于制造更先进的智能手机以及云计算机器，还有人工智能、生物技术和机器人等新兴技术的发展都至关重要 。“摩尔定律的消亡被过分夸大了，”Jesús del Alamo说 。“我认为这仍将持续相当长一段时间 。”
乔治敦大学研究芯片制造的研究分析师威尔·亨特（Will Hunt）表示：“没有阿斯麦的机器，就不可能制造出先进芯片 。”“很多东西都要经过年复一年的调整和试验，而这些都是非常困难的 。”
他说，极紫外光刻机的每个部件都“极其复杂，复杂得令人吃惊” 。
制造芯片通常需要一些世界上最先进的工程技术 。芯片最初是一个圆柱形的硅晶体，其先是被切成薄片，然后薄片再涂上一层光敏材料，反复暴露在已经设定好图案的光束下 。没有被光接触的硅部分被化学反应蚀刻掉，从而绘制出芯片元件的复杂细节 。然后每块晶片被切成许多单独的芯片 。
目前而言，不断缩小芯片元件尺寸仍然是从一块硅片中挤出更多计算能力的最可靠方法，因为芯片上封装的电子元件越多，计算能力就越高 。
芯片架构和元件设计方面的许多创新也使摩尔定律得以延续 。例如今年5月份，IBM展示了一种新型晶体管，像丝带一样夹在硅片内部，可以在不降低光刻分辨率的情况下将更多元件封装到芯片中 。
但是，从20世纪60年代开始，有效缩短制造芯片的光束波长有助于推动芯片元件小型化，这对芯片性能提升至关重要 。先是使用可见光的机器被使用近紫外线的机器所取代，而近紫外线的机器又让位于使用深紫外线的系统，以便在硅片上蚀刻出更小的图案特征 。


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