光芯片制造最难的是光刻机吗,为什么制造芯片光刻机就这么难( 二 ) _芯片

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因为光学光刻是通过广德照射用投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结构图形画在涂有光刻胶的硅片上，通过光的照射，光刻胶的成分发生化学反应，从而生成电路图。限制成品所能获得的最小尺寸与光刻系统能获得的分辨率直接相关，而减小照射光源的波长是提高分辨率的最有效途径。

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最早的光刻机采用接触式光刻，即掩模贴在硅片上进行光刻，容易产生污染，且掩模寿命较短。此后的接近式光刻机对接触式光刻机进行了改良，通过气垫在掩模和硅片间产生细小空隙，掩模与硅片不再直接接触，但受气垫影响，成像的精度不高。

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根据所使用的光源的改进以及双工作台、沉浸式光刻等新型光刻技术的创新与发展，光刻机经历了 5 代产品的发展，每次光源的改进都显著提升了升光刻机的工艺制程水平，以及生产的效率和良率。

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现在广泛使用的光刻机分为干式和浸没式，45nm以下的高端光刻机的市场中，ASML是目前市场的龙头，占据 80%以上的份额。

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而目前最为先进的光刻机叫EUV光刻机，目前华为麒麟990 5G版首次采用了7nm EUV技术，EUV技术也叫紫外光刻（Extreme Ultraviolet Lithography），它以波长为10-14纳米的极紫外光作为光源的光刻技术。具体为采用波长为13.4nm 的紫外线，目前1-4 代光刻机使用的光源都属于深紫外光，而5代EUV光刻机则属于极紫外光。

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根据瑞利公式（分辨率=k1·λ/NA），这么短的波长可以提供极高的光刻分辨率。在1985年左右已经有半导体行业科学家就EUV技术进行了理论上的探讨并做了许多相关的实验。

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在摩尔定律的规律下，以及在如今科学技术快速发展的信息时代，半导体行业人员对于半导体的未来发展充满忧虑。所以便想通过新的光刻技术来对当前的芯片制造方法做出全面的改进，推动半导体行业进入新的发展。
光刻机龙头企业 ASML 从 1999 年开始 EUV 光刻机的研发工作，原计划在 2004 年推出产品。但直到 2010 年 ASML 才研发出第一台 EUV 原型机，2016 年才实现下游客户的供货，比预计时间晚了十几年。直到2019年，第一款7nm EUV 工艺的芯片 Exynos 9825 才正式商用。

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EUV 光刻机面市时间表的不断延后主要有两大方面的原因，一是所需的光源功率迟迟无法达到 250 瓦的工作功率需求，二是光学透镜、反射镜系统对于光学精度的要求极高，生产难度极大。到了2020年，主流的手机旗舰芯片都将采用EUV技术。

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中国光刻机的发展现状
受《瓦森纳协定》影响，“瓦森纳安排”规定成员国自行决定是否发放敏感产品和技术的出口许可证，并在自愿基础上向“安排”其他成员国通报有关信息。但“安排”实际上完全受美国控制。所以中国在前几年一直无法获取到最新的光刻机，直到2018年，中芯国际花费1.2亿美元向荷兰顶级光刻机厂商ASML订购了一台最先进的EUV(极紫外光)技术光刻机。

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和西方国家相比，中国一直最为缺少的半导体生态，而这也限制了中国光刻机的发展，像国外，IC设计厂商、晶圆体代工厂直接和光刻机进行技术交流、扶持，从而形成一条完整的产业链，拥有完整的半导体生态，光刻机制造厂商可以生产出最符合IC设计厂商以及晶圆体加工厂的设备，而IC设计厂商、晶圆体代工厂对光刻机制造厂商的技术对接、扶持又促进了光刻机设备的技术发展，从而形成一个正循环。