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制造芯片需要哪些技术,不用光刻机也能造芯片

来源:整理 时间:2022-04-24 15:41:50 编辑:科技知识 手机版

这里我们借用美国的IBM公司来说明相关的时间跨度,IBM成立是在1911年,其为美国建造电子芯片的工程是从二战开始,那就是上个世纪40年代,如果没有IBM,之后美国芯片产业发展的基石条件也就不存在了。到了如今,已经100多年的一家企业,中间的资本投入,也是无以计算,而美国国家对其的投入更是惊人的多(一直承担美军国防相关高新技术项目的研发)。

而中国的芯片产业的实际发展,才不过20年时间。所以,就算我们现在开始发力,想要赶上美国的技术积累,时间跨度、投入资金、都需要几何倍数的上涨。但是,毕竟现在全球能够造航母的国家,只有3个。能够生产自主芯片的国家,略多一点。所以,这俩的技术难度并没有想象的那么大,只不过需要我们更多的一些耐心和信心,来支持国产芯片产业。

我国需要多久可以追上世界先进的芯片制造技术?

中国需要多久可以追上世界先进的芯片制造技术?先说光刻机,上海微电子早已研制出90nm光刻机,现在又研制成功28nm光刻机,并进军14nm光刻机,上海微电子光刻机已进入世界前四,把荷兰阿斯麦追得主动出口中国28nm光刻机。阿斯麦阴谋出口光刻机,打压中国研制光刻机,让中国企业不敢研制光刻机,让中国研制光刻机血本无归,中国决不能上当。

再说芯片制造,中芯国际进口阿斯麦光刻机后,已可生产14nm芯片,并正在研制生产7nm、5nm芯片,台积电倍感压力。最后说华为设计芯片,众所周知,华为麒麟系列芯片已经领先世界、华为5G已经领先美国,世界第一,芯片设计中国已经追上世界先进水平。特朗普万万没想到,芯片封杀让中国芯片业全面蓬勃发展,特朗普狗急跳墙,以美国国家之力,以美国霸主身份,施压世界各国,禁止与华为合作,禁止对中国销售芯片产品。

我国的芯片制造到底是受哪些技术制约,光刻机哪些技术受制约?

最近芯片与光刻机再次被推向舆论的浪潮,我们在芯片问题上,已经很多次被西方国家卡脖了。我国的芯片制造到底受哪些技术的制约,光刻机又受到哪些技术的制约,下面我就为大家一一的分析。我国的芯片制造到底受哪些技术的制约先说一下生产一个芯片的流程,作为一款移动端处理器,首先要找到ARM进行授权,然后在ARM架构的基础上对芯片进行设计。

设计完成以后,进行测试封装,测试封装通过以后再交给芯片代工厂进行生产。以华为为例,华为海思代表着我国最高的芯片水平,华为已经获得了ARM V8指令集的永久授权,虽然未来还会推出V9架构,但是华为已经具备在V8架构的基础进行“魔改”的实力,即使未来ARM不与华为合作,也不会受到太大的影响。然后就到了芯片的设计阶段,芯片设计华为海思可以独立完成,至于芯片的测试封装,大陆很多企业都可以完成。

芯片制造的前几个环节对于我国来说是没问题的,制约我国芯片发展最大的因素就是芯片生产这一环节。大陆内最好的芯片代工厂是中芯国际,而中芯国际与世界上最先进台积电还是有着很大的差距,目前中芯国际刚刚实现14nm工艺的大规模生产,而台积电已经实现了5nm工艺生产线的大规模生产线。国内芯片制造的落后,主要是因为我们没有先进的生产芯片的设备,也就是光刻机。

我国的光刻机又受到了哪些技术的制约其实我国也有自己的光刻机,但是实在太落后,对于现在芯片的生产工艺实在是不够用,我国最先进的光刻机仅为90nm工艺,与世界上最先进光刻机有着天壤之别。世界上高端光刻机基本都被荷兰的ASML公司垄断了,一台光刻机有八万多个零件,大多数的零件都是目前最先进的零件。其中最重要的零部件就是镜头与光源,全球范围内做镜头最好的公司就是蔡司,做光源最好的公司就是Cymer,而这两家公司都已经被ASML收购了,其他的公司想要买到最好的镜头与光源基本不可能了,所以也就无法制造出高端光刻机。

芯片制造核心技术是否依然是光刻机?中国光刻机如今的制造能力如何?

芯片制造•重资产、技术密集型,技术迭代快。芯片制造流程较为复杂,主要包括:薄膜、光刻、显影、蚀刻、光阻去除等步骤。1,首先你要解决晶圆(硅)的提纯切割问题。2,在晶圆上敷光刻㬵,要解决光刻㬵。3,光刻,这里用光刻机在光刻㬵膜上刻出电路图案(你可以理解为曝光),和照相原理一样,不过底片变成光刻㬵。4,注入离子(也叫蚀刻)形成电路5,光阻去除以上每项又细分N多繁复工艺,现在来说5nm是什概念,就是刻上去的电路宽度约等于20个原子的大小,还要保持完整不断,不短路。

光刻机问题:假如光刻机解决有无的问题,你还得解决升级迭代,给你一个7nm的光刻机但7nm能用一辈子吗?5nm制程:我们都知道英特尔在14nm上徘徊好多年了,如果台积电的5nm推出后,他会在5nm上停留多少年?人类的工艺其实受基础科学制约,基础科学停步一百多年了,所以我觉得芯片的工艺制程很可能要触顶。到了5nm你再向更小纳米推会更加困难。

在5nm上徘徊20年你都不用奇怪。中国不一样啊,因为一开始的落后,我们走的其实是别人走过的路,最起码你不用迷茫,沿着脚印低头赶路就行了,走最快的那几个人他们前面全是雾,没路灯没指引,所以后来者追上去是迟早的事。但是赶超就难了,别人摸黑走路惯了,你是看着路牌过来的,大家不在一个级别。总结来说就是:现在的晶圆大拿想在工艺上突破的难度——比我们追赶的难度))大一百倍!他们负责开路,我们只是负责把他们开的路做成地图好让自己走,这就中国人的机会!。

当芯片的工艺制程突破物理极限之后,人类该怎样寻求新的芯片制造技术?

以前的观点普遍认为7nm是硅材料芯片的物理极限,摩尔定律终于是触碰到了天花板。不过这两年7纳米都已经投入生产了,5纳米工艺也在半导体工厂准备中。计划可以在2020年面世。硅材料芯片的物理极限是5纳米,如果超过5纳米这个界限就会发生“量子隧穿效应”的量子力学现象发生,一系列过程后最终让电子失控导致晶体管无法关闭。

晶体管无法关闭对芯片来说是什么概念?至于再高级的芯片制造工艺则是美国的劳伦斯伯克利国家实验室宣布采用碳纳米管复合材料可以将芯片制造工艺缩紧到1nm,这是打破了芯片5纳米物理极限?打破芯片物理极限的1纳米工艺是两种新采用的材料运用让其变成有效事实。这两种材料是二硫化钼和碳纳米管。1纳米工艺主要半导体材料从硅变成了二硫化钼。

不同于硅,流过二硫化钼的电子变重,在门电路长度在1纳米时也能对晶体管内的电流进行控制。另一方面因为采用二硫化钼做为半导体材料,但光刻技术还跟不上相应水平,所以实验室团队采用空心圆柱管直径只有1纳米的碳纳米管。这种碳纳米管和二硫化钼制成的栅极正好可以有效控制电子,避免“量子隧穿效应”发生。目前1纳米工艺还在实验室理论验证的过程中。

真要到1纳米大规模实际应用后转到更小的制造工艺埃米上,估计我家娃都大学毕业了。嗯,今年我家娃上小学一年级。在科学家那大容量脑洞中,还存在着另一种用于实现计算的芯片来代替硅芯片,这种芯片就是量子芯片,实现的计算方式正是量子计算。量子计算是基于量子力学的规律进行调控量子信息单元计算的计算模式。由于量子力学具有叠加特性,科学家普遍认为量子计算要快于传统计算机。

事实上量子计算概念从上世纪80年代初期提出至今,世界各地的政府、科研机构对量子计算机的研究已经取得了很大的进展。也出现了使用量子特性技术的科技,比如我国用于量子科学实验的卫星---墨子号。科学家的脑洞自然不止于量子计算技术,现今科技界还存在一种另辟奇径的计算方式,AI计算。目前科技打造的AI芯片仅仅是进行一些辅助工作的超弱人工智能芯片。

文章TAG:芯片光刻机能造不用制造

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