学进去

【文本一】

光刻机——信息时代的制造之王

①你知道手机中的芯片是怎么制造出来的吗？芯片的主要原材料——硅要经过一系列精细、复杂的处理才能变成芯片。而作为芯片制造的核心，前道工艺的每一层都需要用光刻机进行图形转移套刻曝光。光刻机是芯片制造的母机，也是信息时代的制造之王。

②顾名思义，光刻机是以光为媒介，刻画微纳于方寸之间，实现各种微米甚至纳米级图形加工的制造工具。光刻机的应用，从火星探测器等大国重器到电脑CPU、LED灯等日常用品，无处不在。

③根据不同应用场景，目前的主流光刻机可以分为接近接触式、投影式、直写式三类。

④接近接触式光刻机的工作原理类似于我们的“手影”游戏。它利用已有的图形，阻挡光线的传播，从而形成明暗相间的图形分布，结合待加工表面感光胶的感光特性，记录下所需要的图形。这种光刻机具有设备结构相对简单、工作效率高、工艺适应性强等优点，但也存在分辨力低、曝光图形质量差、工艺一致性差等缺点。接近接触式光刻是目前器件制造中应用十分广泛的一种复制型光刻方法，在光刻分辨力相对要求低、芯片面积大、厚胶和非标基片等场景，集成电路和平板显示以外的各种器件基本以该种光刻方法为主。

⑤投影式光刻机的工作原理类似于照相机。它采用投影式的工作方式，掩模与基片不再相互接触，极大地避免了对掩模或基片的损伤，而且可以加工出比掩模板图形更细小的结构。除此以外，投影式光刻机具有扫描成像的曝光能力，工作效率极高。由于卓越的性能优势，投影式光刻机自问世以来一直都是光刻机领域的主流光刻设备。目前，很多高端芯片均采用投影式光刻机进行加工。

⑥与上面两种采用“复制”工作模式不同的光刻机是直写式光刻机。它的工作原理类似于我们写字，可以完成任意图形的加工、且加工精度极高，加工的最细线条可以达到纳米量级，不过，在图形的加工过程中，直写式光刻机是以点的方式进行加工的，工作效率极低，且难以实现大面积直写，不适合大批量结构的制备，所以目前主要用于掩模板的加工。

⑦一直以来，光刻机都在追求更高的信息容量。高分辨力、大面积、三维是其未来发展的主要方向。相信随着科学技术的不断创新，未来会有更多新型的光刻机应运而生。

（作者：唐燕、胡松、何渝。有删改）

【文本二】

①近几年，“芯片危机”一直是人们热议的话题。为什么会出现芯片危机？主要原因之一是芯片制造太难，而芯片制造的关键设备是光刻机，因此芯片制造之难，实则是光刻机制造之难。

②光刻机以“光”为刀进行雕刻，精度极高。以光刻机领域的主流设备投影式光刻机为例，目前的7nm（纳米）精度，相当于把一根头发丝劈成几方份。再者，光刻机的结构极其复杂。有资料显示，一台投影式光刻机包含13个分系统，30000个机械件，200多个传感器。制造一枚芯片大概需要3000道工序，要想保证光刻机完美运转，每一步的成功率都要高于99.99%。

③光刻机不仅制造技术壁垒高，还是全球集中度最高的产业。目前，全球仅有极少数企业具备量产投影式光刻机的能力。荷兰一家公司就独占全球市场份额的80%，精度在7nm及以下的投影式光刻机也只有这一家公司能够生产，由于产能有限，每年也只能生产20余台。物以稀“更贵”，每出厂一台，都被全球芯片制造商虎视眈眈，谁“抢”得到最新的光刻机，谁就造得出更高端的芯片。

（摘编自《芯片制造为什么这么难》）