相信各位“科技控”的朋友圈已經被這張圖刷屏了！對，中興被限售芯片以後中國“科技控”們“喜大普奔”的事情終於來了——長江科技斥巨資4.6億元人民幣“喜提”ASML光刻機！那各位看官可能要問：什麼是光刻機呢？今天小編就給您講述一下新聞背後的故事——製造芯片的主要設備。
芯片，本質上是一種大規模集成電路，而光刻機和蝕刻機都是在生產現代大規模集成電路過程中必不可少的設備，兩種設備各司其職、不可互相替代。想要了解這兩種設備的區別，就一定要知道芯片是怎麼生產出來的。
什麼是光刻機？什麼是蝕刻機？
最通俗的說法，所謂的大規模集成電路就是把我們正常看到的電路變得很小、集成度大大提高，所以說我們正常看到的最簡單的電路和芯片裡面複雜而密集的電路沒有本質的區別。
圖為複雜電路
圖為最簡單的電路
這個原理說起來當然是非常輕鬆的。但是在實際操作的過程中，如何讓電路體積變得很小、很密集卻讓科學家犯了難：簡單的電路我們可以用手搭，但是那麼小、甚至於只有幾個納米寬的電路我們怎麼搭起來呢？
於是在長期的探索中，科學家就找到了兩種物質：一種我們比較熟悉——金屬，另一種是光刻膠。這兩種物質有什麼奇特的地方呢？又跟芯片製造有什麼關係呢？
簡單說，光刻膠是一種膠狀的物質，可以被光侵蝕掉，但是化學物質沒法侵蝕掉它；金屬不會被光侵蝕掉，而化學物質卻可以侵蝕掉它。（雖然現在最先進的是用等離子蝕刻，但是我們這裡先不說那個，說比較基礎一點兒的原理）
所以說製造芯片的基本原理就是利用這兩種物質的性質：在金屬表面覆蓋一層光刻膠，然後用光先把光刻膠侵蝕掉（就好像是拍照片顯影那樣，被擋住的地方照不到光，就會在光刻膠上留下來一個陰影），下一步再用化學物質浸泡，這樣有光刻膠的那部分金屬就不會被侵蝕、沒有光刻膠的地方會被侵蝕掉——於是金屬表面就形成了我們想要的形狀。
這兩個過程就是所謂的光刻和蝕刻，對應的設備就是光刻機和蝕刻機。
下面這幅圖就是光刻機的原理，電路的形狀一開始是畫在一張比較大的分劃板上的，然後通過透鏡把電路的圖案縮的很小，然後照射在塗抹了光刻膠的金屬板上（就是所謂的晶圓了）。
圖為光刻機的原理圖
下面這幅圖這是蝕刻的過程。可以看到，沒有光刻膠的那部分金屬在化學物質的作用下被溶解了，然後晶圓表面就變成了我們想要的形狀。
圖為化學物質腐蝕
圖為芯片中電路的製造過程
那麼中國現在兩種設備的發展如何？其實從剛剛的大規模集成電路的製造過程上我們也看到了，光刻的複雜程度要遠遠高於蝕刻，所以光刻機的複雜程度也遠遠高於蝕刻機，所以現在世界上能夠生產高端光刻機的國家沒有幾個。目前最先進的光刻機制造商是荷蘭的ASML，可以說是僅此一家、別無分號（佔有80%的市場份額），長江科技採購的光刻機正是出自這一廠商。現在，ASML使用的光線已經到了極紫外光（EUV），所以可以光刻7nm以下的大規模集成電路。
圖為ASML的高端光刻機
那麼中國自己的光刻機是什麼水平呢？非常遺憾的是，中國的光刻機水平落後世界很多，目前能夠量產的光刻機只能夠光刻90nm的大規模集成電路，跟最先進的設備差距可以說是極大的。也許試驗室裡有更高製程的光刻機技術，但是在量產、投入生產之前還只是鏡花水月。
相對而言，中國在蝕刻機方面做的相對較好，現在中國最先進的等離子蝕刻機已經制造到了5nm的製程，並且7nm製程的蝕刻機已經在去年走出試驗室，開始向臺積電等廠商供貨，這方面中國已經是世界頂尖水平。
紀錄片《大國重器》第二季中的國產蝕刻機
所以，製造芯片需要兩條腿：光刻機和蝕刻機，而我們的光刻機距離世界頂尖水平還有相當遙遠的距離，而在蝕刻機方面，我國的水平還是相當不錯的，只是要戒驕戒躁、再接再厲。
雖然我們目前還無法憑藉個人或小規模團隊的力量自行設計、製造大規模集成電路，但我們可以完成嵌入式項目的開發。杜洋老師領銜主講的嵌入式系統開發培訓，將是你獲得嵌入式領域“洪荒之力”的好機會。填寫下面的調查問卷，更有機會獲得我們送出的精美圖書。趕快行動吧！
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