'中國別無選擇!芯片製造到底有多難?'

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片看似一個小小的東西,被廣泛應用於手機,電腦等等智能產品中,一塊芯片幾乎可以決定這些產品能不能運作,甚至也關乎著工業中一些機器的運轉。但是,中國的芯片幾乎都是海外進口的。據專業機構預測,今年中國芯片進口量將突破2,000億美元(約12,185億元人民幣),遠超一年石油進口的金額。

為什麼我們會被一塊小小的芯片難住?芯片製造到底有多難?

接下來,就讓小編給大家一一解答。

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片看似一個小小的東西,被廣泛應用於手機,電腦等等智能產品中,一塊芯片幾乎可以決定這些產品能不能運作,甚至也關乎著工業中一些機器的運轉。但是,中國的芯片幾乎都是海外進口的。據專業機構預測,今年中國芯片進口量將突破2,000億美元(約12,185億元人民幣),遠超一年石油進口的金額。

為什麼我們會被一塊小小的芯片難住?芯片製造到底有多難?

接下來,就讓小編給大家一一解答。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片的製造

芯片生產是一個點砂成金的過程,從砂子到晶圓再到芯片,價值密度直線飆升,製造過程十分複雜。

晶圓是指硅半導體集成電路製作所用的硅晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。單單從晶圓到芯片,其價值就能翻12倍,2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後,出來的成品價值約2.5萬元,可以買一臺高性能的計算機了。

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片看似一個小小的東西,被廣泛應用於手機,電腦等等智能產品中,一塊芯片幾乎可以決定這些產品能不能運作,甚至也關乎著工業中一些機器的運轉。但是,中國的芯片幾乎都是海外進口的。據專業機構預測,今年中國芯片進口量將突破2,000億美元(約12,185億元人民幣),遠超一年石油進口的金額。

為什麼我們會被一塊小小的芯片難住?芯片製造到底有多難?

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片的製造

芯片生產是一個點砂成金的過程,從砂子到晶圓再到芯片,價值密度直線飆升,製造過程十分複雜。

晶圓是指硅半導體集成電路製作所用的硅晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。單單從晶圓到芯片,其價值就能翻12倍,2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後,出來的成品價值約2.5萬元,可以買一臺高性能的計算機了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

從熔融態Si中拉出晶圓並切片

獲得晶圓後,將感光材料均勻塗抹在晶圓上,利用光刻機將複雜的電路結構轉印到感光材料上,被曝光的部分會溶解並被水沖掉,從而在晶圓表面暴露出複雜的電路結構,再使用刻蝕機將暴露出來的硅片的部分刻蝕掉。

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片看似一個小小的東西,被廣泛應用於手機,電腦等等智能產品中,一塊芯片幾乎可以決定這些產品能不能運作,甚至也關乎著工業中一些機器的運轉。但是,中國的芯片幾乎都是海外進口的。據專業機構預測,今年中國芯片進口量將突破2,000億美元(約12,185億元人民幣),遠超一年石油進口的金額。

為什麼我們會被一塊小小的芯片難住?芯片製造到底有多難?

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片的製造

芯片生產是一個點砂成金的過程,從砂子到晶圓再到芯片,價值密度直線飆升,製造過程十分複雜。

晶圓是指硅半導體集成電路製作所用的硅晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。單單從晶圓到芯片,其價值就能翻12倍,2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後,出來的成品價值約2.5萬元,可以買一臺高性能的計算機了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

從熔融態Si中拉出晶圓並切片

獲得晶圓後,將感光材料均勻塗抹在晶圓上,利用光刻機將複雜的電路結構轉印到感光材料上,被曝光的部分會溶解並被水沖掉,從而在晶圓表面暴露出複雜的電路結構,再使用刻蝕機將暴露出來的硅片的部分刻蝕掉。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

晶圓片拋光後利用光刻機將設計好的電路轉印到晶圓上

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片看似一個小小的東西,被廣泛應用於手機,電腦等等智能產品中,一塊芯片幾乎可以決定這些產品能不能運作,甚至也關乎著工業中一些機器的運轉。但是,中國的芯片幾乎都是海外進口的。據專業機構預測,今年中國芯片進口量將突破2,000億美元(約12,185億元人民幣),遠超一年石油進口的金額。

為什麼我們會被一塊小小的芯片難住?芯片製造到底有多難?

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片的製造

芯片生產是一個點砂成金的過程,從砂子到晶圓再到芯片,價值密度直線飆升,製造過程十分複雜。

晶圓是指硅半導體集成電路製作所用的硅晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。單單從晶圓到芯片,其價值就能翻12倍,2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後,出來的成品價值約2.5萬元,可以買一臺高性能的計算機了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

從熔融態Si中拉出晶圓並切片

獲得晶圓後,將感光材料均勻塗抹在晶圓上,利用光刻機將複雜的電路結構轉印到感光材料上,被曝光的部分會溶解並被水沖掉,從而在晶圓表面暴露出複雜的電路結構,再使用刻蝕機將暴露出來的硅片的部分刻蝕掉。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

晶圓片拋光後利用光刻機將設計好的電路轉印到晶圓上

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

在晶圓上刻蝕出來複雜的結構

接著,經過離子注入等數百道複雜的工藝,這些複雜的結構便擁有了特定的半導體特性,並能在幾平方釐米的範圍內製造出數億個有特定功能的晶體管。

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片看似一個小小的東西,被廣泛應用於手機,電腦等等智能產品中,一塊芯片幾乎可以決定這些產品能不能運作,甚至也關乎著工業中一些機器的運轉。但是,中國的芯片幾乎都是海外進口的。據專業機構預測,今年中國芯片進口量將突破2,000億美元(約12,185億元人民幣),遠超一年石油進口的金額。

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晶圓是指硅半導體集成電路製作所用的硅晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。單單從晶圓到芯片,其價值就能翻12倍,2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後,出來的成品價值約2.5萬元,可以買一臺高性能的計算機了。

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從熔融態Si中拉出晶圓並切片

獲得晶圓後,將感光材料均勻塗抹在晶圓上,利用光刻機將複雜的電路結構轉印到感光材料上,被曝光的部分會溶解並被水沖掉,從而在晶圓表面暴露出複雜的電路結構,再使用刻蝕機將暴露出來的硅片的部分刻蝕掉。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

晶圓片拋光後利用光刻機將設計好的電路轉印到晶圓上

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

在晶圓上刻蝕出來複雜的結構

接著,經過離子注入等數百道複雜的工藝,這些複雜的結構便擁有了特定的半導體特性,並能在幾平方釐米的範圍內製造出數億個有特定功能的晶體管。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

鍍銅後再切削掉表面多餘的銅

再覆蓋上銅作為導線,就能將數以億計的晶體管連接起來。

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片看似一個小小的東西,被廣泛應用於手機,電腦等等智能產品中,一塊芯片幾乎可以決定這些產品能不能運作,甚至也關乎著工業中一些機器的運轉。但是,中國的芯片幾乎都是海外進口的。據專業機構預測,今年中國芯片進口量將突破2,000億美元(約12,185億元人民幣),遠超一年石油進口的金額。

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芯片的製造

芯片生產是一個點砂成金的過程,從砂子到晶圓再到芯片,價值密度直線飆升,製造過程十分複雜。

晶圓是指硅半導體集成電路製作所用的硅晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。單單從晶圓到芯片,其價值就能翻12倍,2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後,出來的成品價值約2.5萬元,可以買一臺高性能的計算機了。

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獲得晶圓後,將感光材料均勻塗抹在晶圓上,利用光刻機將複雜的電路結構轉印到感光材料上,被曝光的部分會溶解並被水沖掉,從而在晶圓表面暴露出複雜的電路結構,再使用刻蝕機將暴露出來的硅片的部分刻蝕掉。

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晶圓片拋光後利用光刻機將設計好的電路轉印到晶圓上

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

在晶圓上刻蝕出來複雜的結構

接著,經過離子注入等數百道複雜的工藝,這些複雜的結構便擁有了特定的半導體特性,並能在幾平方釐米的範圍內製造出數億個有特定功能的晶體管。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

鍍銅後再切削掉表面多餘的銅

再覆蓋上銅作為導線,就能將數以億計的晶體管連接起來。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

經過測試、晶片切割和封裝,就得到了我們見到的芯片。

一塊晶圓經過數個月的加工,在指甲蓋大小的空間中集成了數公里長的導線和數以億計的晶體管器件,經過測試,品質合格的晶片會被切割下來,剩下的部分會報廢掉。

千挑萬選後,一塊真正的芯片就這麼誕生了。

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片看似一個小小的東西,被廣泛應用於手機,電腦等等智能產品中,一塊芯片幾乎可以決定這些產品能不能運作,甚至也關乎著工業中一些機器的運轉。但是,中國的芯片幾乎都是海外進口的。據專業機構預測,今年中國芯片進口量將突破2,000億美元(約12,185億元人民幣),遠超一年石油進口的金額。

為什麼我們會被一塊小小的芯片難住?芯片製造到底有多難?

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芯片的製造

芯片生產是一個點砂成金的過程,從砂子到晶圓再到芯片,價值密度直線飆升,製造過程十分複雜。

晶圓是指硅半導體集成電路製作所用的硅晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。單單從晶圓到芯片,其價值就能翻12倍,2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後,出來的成品價值約2.5萬元,可以買一臺高性能的計算機了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

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接著,經過離子注入等數百道複雜的工藝,這些複雜的結構便擁有了特定的半導體特性,並能在幾平方釐米的範圍內製造出數億個有特定功能的晶體管。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

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再覆蓋上銅作為導線,就能將數以億計的晶體管連接起來。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

經過測試、晶片切割和封裝,就得到了我們見到的芯片。

一塊晶圓經過數個月的加工,在指甲蓋大小的空間中集成了數公里長的導線和數以億計的晶體管器件,經過測試,品質合格的晶片會被切割下來,剩下的部分會報廢掉。

千挑萬選後,一塊真正的芯片就這麼誕生了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

切割出合格晶片後報廢的晶圓

芯片製造全過程

可想而知


芯片製造


有多麼的複雜了

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片看似一個小小的東西,被廣泛應用於手機,電腦等等智能產品中,一塊芯片幾乎可以決定這些產品能不能運作,甚至也關乎著工業中一些機器的運轉。但是,中國的芯片幾乎都是海外進口的。據專業機構預測,今年中國芯片進口量將突破2,000億美元(約12,185億元人民幣),遠超一年石油進口的金額。

為什麼我們會被一塊小小的芯片難住?芯片製造到底有多難?

接下來,就讓小編給大家一一解答。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片的製造

芯片生產是一個點砂成金的過程,從砂子到晶圓再到芯片,價值密度直線飆升,製造過程十分複雜。

晶圓是指硅半導體集成電路製作所用的硅晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。單單從晶圓到芯片,其價值就能翻12倍,2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後,出來的成品價值約2.5萬元,可以買一臺高性能的計算機了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

從熔融態Si中拉出晶圓並切片

獲得晶圓後,將感光材料均勻塗抹在晶圓上,利用光刻機將複雜的電路結構轉印到感光材料上,被曝光的部分會溶解並被水沖掉,從而在晶圓表面暴露出複雜的電路結構,再使用刻蝕機將暴露出來的硅片的部分刻蝕掉。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

晶圓片拋光後利用光刻機將設計好的電路轉印到晶圓上

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

在晶圓上刻蝕出來複雜的結構

接著,經過離子注入等數百道複雜的工藝,這些複雜的結構便擁有了特定的半導體特性,並能在幾平方釐米的範圍內製造出數億個有特定功能的晶體管。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

鍍銅後再切削掉表面多餘的銅

再覆蓋上銅作為導線,就能將數以億計的晶體管連接起來。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

經過測試、晶片切割和封裝,就得到了我們見到的芯片。

一塊晶圓經過數個月的加工,在指甲蓋大小的空間中集成了數公里長的導線和數以億計的晶體管器件,經過測試,品質合格的晶片會被切割下來,剩下的部分會報廢掉。

千挑萬選後,一塊真正的芯片就這麼誕生了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

切割出合格晶片後報廢的晶圓

芯片製造全過程

可想而知


芯片製造


有多麼的複雜了

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

核心科技

制約集成電路技術發展的有四大要素:功耗、工藝、成本和設計複雜度,其中光刻機就是一個重中之重,核心技術中的核心。

悉知:

一些裝備由於其巨大的製造難度被冠以“工業皇冠上的明珠”的稱號,最主流的說法是兩大裝備:航空發動機和光刻機。最先進的航空發動機目前的報價在千萬美元量級,但是最先進的光刻機目前的報價已經過億美金。

芯片的集成程度取決於光刻機的精度,光刻機需要達到幾十納米甚至更高的圖像分辨率,光刻機的兩套核心系統——光學系統和對準系統的精度越高,可以在硅片上刻的溝槽越細小,芯片的集成度越高、計算能力越強。

光刻機按照用途可以分為好幾種:有用於生產芯片的光刻機;有用於封裝的光刻機;還有用於LED製造領域的投影光刻機。用於生產芯片的光刻機是中國在半導體設備製造上最大的短板,國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口。

高端光刻機號稱是世界上最精密的儀器,分辨率通常在十幾納米至幾微米之間,堪稱現代光學工業之花,製造難度極大,全世界只有少數幾家公司能夠製造。國外品牌主要以荷蘭ASML(鏡頭來自德國),日本Nikon(intel曾經購買過Nikon的高端光刻機)和日本Canon三大品牌為主。(ASML高端光刻機領域佔據了全球90%的市場份額)

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片看似一個小小的東西,被廣泛應用於手機,電腦等等智能產品中,一塊芯片幾乎可以決定這些產品能不能運作,甚至也關乎著工業中一些機器的運轉。但是,中國的芯片幾乎都是海外進口的。據專業機構預測,今年中國芯片進口量將突破2,000億美元(約12,185億元人民幣),遠超一年石油進口的金額。

為什麼我們會被一塊小小的芯片難住?芯片製造到底有多難?

接下來,就讓小編給大家一一解答。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片的製造

芯片生產是一個點砂成金的過程,從砂子到晶圓再到芯片,價值密度直線飆升,製造過程十分複雜。

晶圓是指硅半導體集成電路製作所用的硅晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。單單從晶圓到芯片,其價值就能翻12倍,2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後,出來的成品價值約2.5萬元,可以買一臺高性能的計算機了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

從熔融態Si中拉出晶圓並切片

獲得晶圓後,將感光材料均勻塗抹在晶圓上,利用光刻機將複雜的電路結構轉印到感光材料上,被曝光的部分會溶解並被水沖掉,從而在晶圓表面暴露出複雜的電路結構,再使用刻蝕機將暴露出來的硅片的部分刻蝕掉。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

晶圓片拋光後利用光刻機將設計好的電路轉印到晶圓上

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

在晶圓上刻蝕出來複雜的結構

接著,經過離子注入等數百道複雜的工藝,這些複雜的結構便擁有了特定的半導體特性,並能在幾平方釐米的範圍內製造出數億個有特定功能的晶體管。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

鍍銅後再切削掉表面多餘的銅

再覆蓋上銅作為導線,就能將數以億計的晶體管連接起來。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

經過測試、晶片切割和封裝,就得到了我們見到的芯片。

一塊晶圓經過數個月的加工,在指甲蓋大小的空間中集成了數公里長的導線和數以億計的晶體管器件,經過測試,品質合格的晶片會被切割下來,剩下的部分會報廢掉。

千挑萬選後,一塊真正的芯片就這麼誕生了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

切割出合格晶片後報廢的晶圓

芯片製造全過程

可想而知


芯片製造


有多麼的複雜了

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

核心科技

制約集成電路技術發展的有四大要素:功耗、工藝、成本和設計複雜度,其中光刻機就是一個重中之重,核心技術中的核心。

悉知:

一些裝備由於其巨大的製造難度被冠以“工業皇冠上的明珠”的稱號,最主流的說法是兩大裝備:航空發動機和光刻機。最先進的航空發動機目前的報價在千萬美元量級,但是最先進的光刻機目前的報價已經過億美金。

芯片的集成程度取決於光刻機的精度,光刻機需要達到幾十納米甚至更高的圖像分辨率,光刻機的兩套核心系統——光學系統和對準系統的精度越高,可以在硅片上刻的溝槽越細小,芯片的集成度越高、計算能力越強。

光刻機按照用途可以分為好幾種:有用於生產芯片的光刻機;有用於封裝的光刻機;還有用於LED製造領域的投影光刻機。用於生產芯片的光刻機是中國在半導體設備製造上最大的短板,國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口。

高端光刻機號稱是世界上最精密的儀器,分辨率通常在十幾納米至幾微米之間,堪稱現代光學工業之花,製造難度極大,全世界只有少數幾家公司能夠製造。國外品牌主要以荷蘭ASML(鏡頭來自德國),日本Nikon(intel曾經購買過Nikon的高端光刻機)和日本Canon三大品牌為主。(ASML高端光刻機領域佔據了全球90%的市場份額)

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

目前,中國在努力追趕,但是仍與國外存在技術代差,比美國差兩代、比美國的盟國差一代。2019年1月,中國可完成14納米級產品製造,同期國外可完成7納米級產品製造。

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片看似一個小小的東西,被廣泛應用於手機,電腦等等智能產品中,一塊芯片幾乎可以決定這些產品能不能運作,甚至也關乎著工業中一些機器的運轉。但是,中國的芯片幾乎都是海外進口的。據專業機構預測,今年中國芯片進口量將突破2,000億美元(約12,185億元人民幣),遠超一年石油進口的金額。

為什麼我們會被一塊小小的芯片難住?芯片製造到底有多難?

接下來,就讓小編給大家一一解答。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片的製造

芯片生產是一個點砂成金的過程,從砂子到晶圓再到芯片,價值密度直線飆升,製造過程十分複雜。

晶圓是指硅半導體集成電路製作所用的硅晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。單單從晶圓到芯片,其價值就能翻12倍,2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後,出來的成品價值約2.5萬元,可以買一臺高性能的計算機了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

從熔融態Si中拉出晶圓並切片

獲得晶圓後,將感光材料均勻塗抹在晶圓上,利用光刻機將複雜的電路結構轉印到感光材料上,被曝光的部分會溶解並被水沖掉,從而在晶圓表面暴露出複雜的電路結構,再使用刻蝕機將暴露出來的硅片的部分刻蝕掉。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

晶圓片拋光後利用光刻機將設計好的電路轉印到晶圓上

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

在晶圓上刻蝕出來複雜的結構

接著,經過離子注入等數百道複雜的工藝,這些複雜的結構便擁有了特定的半導體特性,並能在幾平方釐米的範圍內製造出數億個有特定功能的晶體管。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

鍍銅後再切削掉表面多餘的銅

再覆蓋上銅作為導線,就能將數以億計的晶體管連接起來。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

經過測試、晶片切割和封裝,就得到了我們見到的芯片。

一塊晶圓經過數個月的加工,在指甲蓋大小的空間中集成了數公里長的導線和數以億計的晶體管器件,經過測試,品質合格的晶片會被切割下來,剩下的部分會報廢掉。

千挑萬選後,一塊真正的芯片就這麼誕生了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

切割出合格晶片後報廢的晶圓

芯片製造全過程

可想而知


芯片製造


有多麼的複雜了

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

核心科技

制約集成電路技術發展的有四大要素:功耗、工藝、成本和設計複雜度,其中光刻機就是一個重中之重,核心技術中的核心。

悉知:

一些裝備由於其巨大的製造難度被冠以“工業皇冠上的明珠”的稱號,最主流的說法是兩大裝備:航空發動機和光刻機。最先進的航空發動機目前的報價在千萬美元量級,但是最先進的光刻機目前的報價已經過億美金。

芯片的集成程度取決於光刻機的精度,光刻機需要達到幾十納米甚至更高的圖像分辨率,光刻機的兩套核心系統——光學系統和對準系統的精度越高,可以在硅片上刻的溝槽越細小,芯片的集成度越高、計算能力越強。

光刻機按照用途可以分為好幾種:有用於生產芯片的光刻機;有用於封裝的光刻機;還有用於LED製造領域的投影光刻機。用於生產芯片的光刻機是中國在半導體設備製造上最大的短板,國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口。

高端光刻機號稱是世界上最精密的儀器,分辨率通常在十幾納米至幾微米之間,堪稱現代光學工業之花,製造難度極大,全世界只有少數幾家公司能夠製造。國外品牌主要以荷蘭ASML(鏡頭來自德國),日本Nikon(intel曾經購買過Nikon的高端光刻機)和日本Canon三大品牌為主。(ASML高端光刻機領域佔據了全球90%的市場份額)

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

目前,中國在努力追趕,但是仍與國外存在技術代差,比美國差兩代、比美國的盟國差一代。2019年1月,中國可完成14納米級產品製造,同期國外可完成7納米級產品製造。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

這不是說我們的追趕不重要,如果我們不做出來,國外就可以想怎麼賣就怎麼賣,賣不賣、賣啥型號、賣多少錢都不由我們,而我們做出來了,國外更高精度的設備就會賣給我們,價格也相對實惠很多。

中國芯片製造水平

那麼,我們中國芯片製造到底處在什麼水平?

上邊也說到,中國可完成14納米級產品製造,但同期國外已經可以完成7納米級產品的製造了。芯片屬於科技研發,最難的地方在於對它的精度的要求,由於國外的技術封鎖,世界上最先進的設備是禁止運到中國的,沒有先進的技術和設備進行引導的話是很難研究出來的,所以國家一直對這塊非常關注,畢竟技術掌握在自己手中才是最實在、最安全的。

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片看似一個小小的東西,被廣泛應用於手機,電腦等等智能產品中,一塊芯片幾乎可以決定這些產品能不能運作,甚至也關乎著工業中一些機器的運轉。但是,中國的芯片幾乎都是海外進口的。據專業機構預測,今年中國芯片進口量將突破2,000億美元(約12,185億元人民幣),遠超一年石油進口的金額。

為什麼我們會被一塊小小的芯片難住?芯片製造到底有多難?

接下來,就讓小編給大家一一解答。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片的製造

芯片生產是一個點砂成金的過程,從砂子到晶圓再到芯片,價值密度直線飆升,製造過程十分複雜。

晶圓是指硅半導體集成電路製作所用的硅晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。單單從晶圓到芯片,其價值就能翻12倍,2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後,出來的成品價值約2.5萬元,可以買一臺高性能的計算機了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

從熔融態Si中拉出晶圓並切片

獲得晶圓後,將感光材料均勻塗抹在晶圓上,利用光刻機將複雜的電路結構轉印到感光材料上,被曝光的部分會溶解並被水沖掉,從而在晶圓表面暴露出複雜的電路結構,再使用刻蝕機將暴露出來的硅片的部分刻蝕掉。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

晶圓片拋光後利用光刻機將設計好的電路轉印到晶圓上

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

在晶圓上刻蝕出來複雜的結構

接著,經過離子注入等數百道複雜的工藝,這些複雜的結構便擁有了特定的半導體特性,並能在幾平方釐米的範圍內製造出數億個有特定功能的晶體管。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

鍍銅後再切削掉表面多餘的銅

再覆蓋上銅作為導線,就能將數以億計的晶體管連接起來。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

經過測試、晶片切割和封裝,就得到了我們見到的芯片。

一塊晶圓經過數個月的加工,在指甲蓋大小的空間中集成了數公里長的導線和數以億計的晶體管器件,經過測試,品質合格的晶片會被切割下來,剩下的部分會報廢掉。

千挑萬選後,一塊真正的芯片就這麼誕生了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

切割出合格晶片後報廢的晶圓

芯片製造全過程

可想而知


芯片製造


有多麼的複雜了

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

核心科技

制約集成電路技術發展的有四大要素:功耗、工藝、成本和設計複雜度,其中光刻機就是一個重中之重,核心技術中的核心。

悉知:

一些裝備由於其巨大的製造難度被冠以“工業皇冠上的明珠”的稱號,最主流的說法是兩大裝備:航空發動機和光刻機。最先進的航空發動機目前的報價在千萬美元量級,但是最先進的光刻機目前的報價已經過億美金。

芯片的集成程度取決於光刻機的精度,光刻機需要達到幾十納米甚至更高的圖像分辨率,光刻機的兩套核心系統——光學系統和對準系統的精度越高,可以在硅片上刻的溝槽越細小,芯片的集成度越高、計算能力越強。

光刻機按照用途可以分為好幾種:有用於生產芯片的光刻機;有用於封裝的光刻機;還有用於LED製造領域的投影光刻機。用於生產芯片的光刻機是中國在半導體設備製造上最大的短板,國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口。

高端光刻機號稱是世界上最精密的儀器,分辨率通常在十幾納米至幾微米之間,堪稱現代光學工業之花,製造難度極大,全世界只有少數幾家公司能夠製造。國外品牌主要以荷蘭ASML(鏡頭來自德國),日本Nikon(intel曾經購買過Nikon的高端光刻機)和日本Canon三大品牌為主。(ASML高端光刻機領域佔據了全球90%的市場份額)

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

目前,中國在努力追趕,但是仍與國外存在技術代差,比美國差兩代、比美國的盟國差一代。2019年1月,中國可完成14納米級產品製造,同期國外可完成7納米級產品製造。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

這不是說我們的追趕不重要,如果我們不做出來,國外就可以想怎麼賣就怎麼賣,賣不賣、賣啥型號、賣多少錢都不由我們,而我們做出來了,國外更高精度的設備就會賣給我們,價格也相對實惠很多。

中國芯片製造水平

那麼,我們中國芯片製造到底處在什麼水平?

上邊也說到,中國可完成14納米級產品製造,但同期國外已經可以完成7納米級產品的製造了。芯片屬於科技研發,最難的地方在於對它的精度的要求,由於國外的技術封鎖,世界上最先進的設備是禁止運到中國的,沒有先進的技術和設備進行引導的話是很難研究出來的,所以國家一直對這塊非常關注,畢竟技術掌握在自己手中才是最實在、最安全的。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

小小的芯片包含了十分精密的工藝,一片比拇指大點的芯片使用的材料需要十分高的純度,純度幾乎接近100%(99.9999999%),而且並不是部分的幾個,是所有的材料都要精確。小小的芯片之所以可以容納這麼多信息,是因為製作芯片所採用的技術,全都是最高級的納米技術,絕對不能容忍有一絲雜質。正因為這樣所以製造一片芯片的費用也是相當的高,動輒就是幾十萬,從設計到生產需要經過兩千多道的製作過程,時間能長達半年以上。芯片的製作不僅僅是工藝複雜,費用也是相當的昂貴。

而且,長期代工模式導致設計能力和製造能力失配、核心技術缺失;投資混亂、研發投入和人才不足等問題,導致中國集成電路產業目前總體還處於“核心技術受制於人、產品處於中低端”的狀態,並且在很長的一段時間內無法根本改變。

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中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片看似一個小小的東西,被廣泛應用於手機,電腦等等智能產品中,一塊芯片幾乎可以決定這些產品能不能運作,甚至也關乎著工業中一些機器的運轉。但是,中國的芯片幾乎都是海外進口的。據專業機構預測,今年中國芯片進口量將突破2,000億美元(約12,185億元人民幣),遠超一年石油進口的金額。

為什麼我們會被一塊小小的芯片難住?芯片製造到底有多難?

接下來,就讓小編給大家一一解答。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

芯片的製造

芯片生產是一個點砂成金的過程,從砂子到晶圓再到芯片,價值密度直線飆升,製造過程十分複雜。

晶圓是指硅半導體集成電路製作所用的硅晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓。單單從晶圓到芯片,其價值就能翻12倍,2000塊錢一片的晶圓原料經過加工後,出來的成品價值約2.5萬元,可以買一臺高性能的計算機了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

從熔融態Si中拉出晶圓並切片

獲得晶圓後,將感光材料均勻塗抹在晶圓上,利用光刻機將複雜的電路結構轉印到感光材料上,被曝光的部分會溶解並被水沖掉,從而在晶圓表面暴露出複雜的電路結構,再使用刻蝕機將暴露出來的硅片的部分刻蝕掉。

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晶圓片拋光後利用光刻機將設計好的電路轉印到晶圓上

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

在晶圓上刻蝕出來複雜的結構

接著,經過離子注入等數百道複雜的工藝,這些複雜的結構便擁有了特定的半導體特性,並能在幾平方釐米的範圍內製造出數億個有特定功能的晶體管。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

鍍銅後再切削掉表面多餘的銅

再覆蓋上銅作為導線,就能將數以億計的晶體管連接起來。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

經過測試、晶片切割和封裝,就得到了我們見到的芯片。

一塊晶圓經過數個月的加工,在指甲蓋大小的空間中集成了數公里長的導線和數以億計的晶體管器件,經過測試,品質合格的晶片會被切割下來,剩下的部分會報廢掉。

千挑萬選後,一塊真正的芯片就這麼誕生了。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

切割出合格晶片後報廢的晶圓

芯片製造全過程

可想而知


芯片製造


有多麼的複雜了

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

核心科技

制約集成電路技術發展的有四大要素:功耗、工藝、成本和設計複雜度,其中光刻機就是一個重中之重,核心技術中的核心。

悉知:

一些裝備由於其巨大的製造難度被冠以“工業皇冠上的明珠”的稱號,最主流的說法是兩大裝備:航空發動機和光刻機。最先進的航空發動機目前的報價在千萬美元量級,但是最先進的光刻機目前的報價已經過億美金。

芯片的集成程度取決於光刻機的精度,光刻機需要達到幾十納米甚至更高的圖像分辨率,光刻機的兩套核心系統——光學系統和對準系統的精度越高,可以在硅片上刻的溝槽越細小,芯片的集成度越高、計算能力越強。

光刻機按照用途可以分為好幾種:有用於生產芯片的光刻機;有用於封裝的光刻機;還有用於LED製造領域的投影光刻機。用於生產芯片的光刻機是中國在半導體設備製造上最大的短板,國內晶圓廠所需的高端光刻機完全依賴進口。

高端光刻機號稱是世界上最精密的儀器,分辨率通常在十幾納米至幾微米之間,堪稱現代光學工業之花,製造難度極大,全世界只有少數幾家公司能夠製造。國外品牌主要以荷蘭ASML(鏡頭來自德國),日本Nikon(intel曾經購買過Nikon的高端光刻機)和日本Canon三大品牌為主。(ASML高端光刻機領域佔據了全球90%的市場份額)

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

目前,中國在努力追趕,但是仍與國外存在技術代差,比美國差兩代、比美國的盟國差一代。2019年1月,中國可完成14納米級產品製造,同期國外可完成7納米級產品製造。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

這不是說我們的追趕不重要,如果我們不做出來,國外就可以想怎麼賣就怎麼賣,賣不賣、賣啥型號、賣多少錢都不由我們,而我們做出來了,國外更高精度的設備就會賣給我們,價格也相對實惠很多。

中國芯片製造水平

那麼,我們中國芯片製造到底處在什麼水平?

上邊也說到,中國可完成14納米級產品製造,但同期國外已經可以完成7納米級產品的製造了。芯片屬於科技研發,最難的地方在於對它的精度的要求,由於國外的技術封鎖,世界上最先進的設備是禁止運到中國的,沒有先進的技術和設備進行引導的話是很難研究出來的,所以國家一直對這塊非常關注,畢竟技術掌握在自己手中才是最實在、最安全的。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

小小的芯片包含了十分精密的工藝,一片比拇指大點的芯片使用的材料需要十分高的純度,純度幾乎接近100%(99.9999999%),而且並不是部分的幾個,是所有的材料都要精確。小小的芯片之所以可以容納這麼多信息,是因為製作芯片所採用的技術,全都是最高級的納米技術,絕對不能容忍有一絲雜質。正因為這樣所以製造一片芯片的費用也是相當的高,動輒就是幾十萬,從設計到生產需要經過兩千多道的製作過程,時間能長達半年以上。芯片的製作不僅僅是工藝複雜,費用也是相當的昂貴。

而且,長期代工模式導致設計能力和製造能力失配、核心技術缺失;投資混亂、研發投入和人才不足等問題,導致中國集成電路產業目前總體還處於“核心技術受制於人、產品處於中低端”的狀態,並且在很長的一段時間內無法根本改變。

中國別無選擇!芯片製造到底有多難?

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