光刻機為什麼這麼難_風聞

原創 道典日記 道典日記 2021-12-12 15:09

光刻機為什麼這麼難 #2021.12.12

根據今天早上“會員2羣”聊天記錄整理。

一）誤差

哥哥的本科是物理。

雖然俺現在是一個“銅臭”的地產商人。但物理學得好，本質是“物理思維”，你理解看待世界的邏輯。

今天早上，2羣裏在討論光刻機。正好撞到哥哥的專業，實在是心癢難熬。

光刻機難不難。

中國能不能在短期之內，搞出光刻機。

為了回答這個問題，我們首先要講一個概念，“誤差”。

舉一個例子，我現在需要一個長棍，它的長度必須是10.003釐米。

精確的10.003釐米，長短一點點，都不行。

那麼，為了獲得10.003釐米，我需要怎樣的設備呢。

首先，我需要一把尺子，在鋼筋的位置，標出10.003釐米。

其次，我需要一把很準的銼刀。

它必須精確地移動到，10.003釐米的位置，左右0.001釐米都不行。

請問，你這樣把刀固定到這個位置。

確保手不抖？

誤差是什麼，什麼是“高端製造業”。

高端製造業，就是製造精度，再往下走一個數量級。

人類從最早的，能掌握1毫米的尺度。

到0.1毫米

到0.01毫米

到0.001微米精度，分釐不差。

而精度每“往下”走一個數量級，你需要把所有的“設備”全部都換掉。

更新升級。

因為“誤差”的尺度，是由整個“工業體系”，最爛的一個環節決定的。

你十幾道加工手續，其中有一道誤差是0.1毫米，則整個系統，“誤差”就是0.1數量級。

你必須把每一道工序，都控制在0.001，甚至更低幾倍的數量級。

整合起來，才能保證0.001精度。

二）光刻機

光刻機是什麼，光刻機是0.000000001尺度，“納米”的世界。

“納米級”的工藝，代表着全人類先進尺度。

要構建一台“光刻機”，難不是核心部分的激光，7nm波長。

而是整台機器，所有零件，所有環節，全部都是“納米級精度”。

舉個例子，到了“非常微小”的尺度，目前的“機械移動”，早已經無法使用。

“機械”的精度是很低的，你很難讓銼刀，停留在指定位置。

目前“微小尺度”的移動，主要依靠“液壓傳動”。

一個很大的容器，二端面積1:10000.

這樣推動1cm，就可以換算成1納米。

我們初中物理，就學過“帕斯卡”原理，是不是很簡單。

但是，到了“納米”尺度，一切都不簡單。

因為，液體是可以被壓縮的。

液體具有“三相態”，在不同的温度，不同的壓力環境下，液體的壓縮比，會有輕微的不同。

雖然“宏觀”尺度無所謂，但你要做“納米機”的話，這一點點誤差，就能要你的命。

哪怕你照着書，給你“三相態”的具體數據和表格。

液體“純度”的輕微不同，也會影響差異。

工程師插嘴説，老大，你説錯了。

目前“液壓體系”在中國，做得渣的原因，根本沒到壓縮比呢。

中國“液壓”系統的落後，在於“密封性”不好。

液體總是有泄露的，尤其在高壓之下。而中國人很不擅長玩橡膠。

光這個“推進系統”的精度提升，就是一個很大的課題。需要天才工程師，十幾年的苦工。

其次，我再提一個普通人不知道的麻煩。“重力校正”。

陀飛輪為什麼貴，瑞士的手錶業都在克服些什麼。

引力無所不在，14世紀的鐘表匠，就早已經發現，鐘錶會在“重力”的影響下，慢慢誤差。

因為“機械手錶”的本質，是一個飛輪。而飛輪轉上去的環節，就需要克服重力。

為了對沖“重力”的影響，瑞士人搞出了一個無比複雜的鐘表結構。這就是“陀飛輪”，就是所謂的表芯。

全世界所有位置的“重力”，都是不同的。

雖然教科書説，重力加速度是9.80665 m/s^2，但實際情況是，還是有輕微差異。

例如，“煤炭工業”常用的一個儀器，叫做“重力議”。

只要當地的g異常，高萬分之一。

地底下往往藴藏有30萬噸以上，大型煤礦，物質密度特別高。

（重力儀不能具體識別埋的是什麼。所以也有“挖礦如探寶”的説法）

“重力”的輕微差異，雖然在“宏觀”尺度不算什麼。

你平時加工一個“手工耿”，根本不需要在意重力。

但是你到了0.00000001精度，納米尺度，這一些全部都是誤差。

每一項都要充分考慮。

光刻機是什麼。

光刻機其實是一整套完整的“納米工業”。

光刻機雖然輸出了一個7nm芯片。

但其背後，動力系統，測量系統，避震系統，密封系統，液壓光鏡材料，每一樣都需納米精度。

為了吃份培根。

你得整個養豬場。

三）高精度的意義

中國工業，本來就屬於“後起之秀”,大而不強。

“高端製造業”，一直落後西方國家幾十年。“完整的工業配套體系”，不是一朝一夕可以建造起來的。

J20五代機的雷達，可以探測300公里。

三代機J8的雷達，只能看100公里。

WTO以後，大量的西方科技，傳入中國，改革開放不斷加深。

使得“中國製造”的精度，提升了一個數量級。

很多人覺得奇怪，為什麼中國的“軍力”，一下子飛躍了。

不是靠60年代的人海戰術，堆積數量。

實實在在的更新換代，技術指標追上。

因為“中國製造”的精度上來了。

你能達到超細微的分辨率，雷達就可以看400公里。

精密貼縫之後，潛艇就可以靜音。

精度越高，武器越強，直至代差。

而“光刻機”意味着“納米工業”。

納米工業，是人類目前科技的巔峯。無數高精尖最終進化的結果。

“光刻機”應該是一個體系完整，瓜熟蒂落的結果。

短期之內，想急是急不出“納米工業體系”的。

等我們可以造光刻機了。

我們能造出更多，讓舉世震驚的東西，宛如神蹟。