半个世纪以来，芯片上的晶体管数量一直在呈指数级增长。如果还把芯片比喻为“照片”的话，那么，这个照片的像素是呈指数级增长的。相应地，用来曝光洗印“照片”的光刻机的精度，也必须越来越高，否则，伱设计的“照片”再精美，印不出来也没有用。
比如，未来博米的智能手机需要用到低于10nm级别的芯片，生产这样的芯片，要用到的最先进的极紫外光刻机。
它的精度要达到什么样的程度呢？首先，如果把光想象成一把刻刀的话，那么光波越短，这把刻刀就越锋利。
1纳米等于百万分之一毫米，7纳米芯片意味着，它的每个元器件之间，只允许有几纳米的间隔距离，相当于一根头发丝粗细的万分之一。
要曝光这样的芯片，必须采用一种特殊的光源，也就是极紫外光，它的波长只有13.5纳米，是可见光波长的几十分之一。
但是，极紫外光源很难制造。
直到今年年初，阿斯麦才研制出了第一台极紫外光刻机。
不过这个进程已经比曹阳前世的要提前太多了。
光刻机的第二个技术难点，是用来调整光路和聚焦的光学镜头。高度精密的光学镜头是光刻机的核心部件之一，所以，排在阿斯麦之后的另外两家光刻机生产商，尼康和佳能，都是生产光学镜头的佼佼者。
阿斯麦自己不生产镜头，它的镜头来自德国的光学大师卡尔蔡司。这种镜头有多精密呢？如果把镜头放大到一个地球那么大，它上面只允许有一根头发丝那样的凸起。所以有人说，这可能是宇宙中最光滑的人造物体。
国内吃亏就吃亏在没有完整的产业链，尤其是光学元件所需要的产业链上面，摄像头，照相机基本上都是来自于国外公司生产，很少能将光学元件打磨到那么精细。
所以这一块还有很长的路要走。
最后一个难点就在于【精准】
芯片不是一次曝光就可以完成的，而是必须更换不同的掩膜，进行多次曝光。
芯片的每个元器件之间只允许有几纳米的间隔。这就意味着，掩膜和硅晶圆每次对准的误差，也必须控制在纳米级别。
曝光完一个区域之后，放置硅晶圆的曝光台必须快速移动，接着曝光下一个区域。
要在快速移动中实现纳米级的对准，这个难度就相当于，你要从眨眼之间，端着一盘菜从bj天安门冲到上海外滩，恰好踩到预定的脚印上，菜还保持端平不能洒。
当然，这还有一系列外围的技术难题，比如，室外空气干净1万倍的超洁净厂房，防止机器抖动的磁悬浮装置，以及配套的计算光刻软件等等。
这就是为什么光刻机被称为“半导体工业皇冠上的明珠”的原因了。
制造一台极紫外光刻机，就是在挑战人类工业文明的极限。
……
在听到清大唐教授团队居然能研发出稳定的极紫外光源的时候，曹阳是肉眼可见的兴奋。
因为这件事情真的太伟大了，意味着曹老板并没有白活这一辈子，他也没有白投入芯片领域的发展，现在能推动解决三个难题当中的一个就已经非常了不起了。
所以曹阳赶紧给张如京答复说自己一定要去参观。
……
唐教授的实验室并不是很大，在外面摆放着许多的电脑，然后里面的隔间有一面是透明玻璃，在实验室当中摆放着许多的设备，曹阳根本叫不上名字，通过一些奇形怪状的线串联起来。
曹阳在外面看着这一切，觉得真的是很神奇。
他前世打交道最多的是电脑，还很少接触物理实验室什么的，只有在刘强他们的硬件制造部门才能看到类似的高科技研发场景。
唐教授带领大家参观着，然后给他们做着介绍和科普，让曹阳他们简单了解一些实验室当中的极紫外光光源是怎么做出来的。
博米公司也算是团队最大的金主了，为了推进国内的芯片事业，博米没少下本钱。
不过这种事情本来就是需要大量的金钱和时间堆出来的，早堆早好。
晚堆带来的代价更高。
前世国内的光刻机总是被卡脖子，其实有人才的原因，也有时间的原因，更多的也是资金投入不足的原因。
很多资本都希望能在短期内获得回报，关键是光刻机的研发注定是一个非常烧钱的过程，而且在短期内很难看到回报，加上一些骗经费的事情发生，国内热衷于此的企业和单位就更少了。
不过这一世曹阳对芯片领域非常看重，把关也极其严格，入股中芯国际以后，就在花大价钱推动相关的光刻机发展。
早发展总是更好的，因为这玩意儿靠外国肯定靠不住，最后还是要走出自己的道路才行。
观察了一会儿，曹阳兴奋地问到，“极紫外光要怎么才能观察到呢？”
“只能通过仪器。”
唐教授笑着解释说，“一般人的眼睛可以感知的电磁波的频率在380~750thz，波长在780～400nm之间，但还有一些人能够感知到频率大约在340~790thz，波长大约在880～380nm之间的电磁波。
而极紫外光的波长在121 纳米到10 纳米之间，所以我们平常用肉眼肯定是看不见的。”
“而且，最好不要直视它，这会对眼睛造成不可逆的伤害。”
……
“曹总，你来看。”
唐教授把曹阳请到自己的电脑面前，让自己的学生操作了一下仪器设备。
很快在电脑屏幕当中出现了一组新绘制的图谱。
“波长为1，064nm的水平偏振激光脉冲，这种极光脉冲半峰全宽大概是10ns，能量约50mj，被发射到周期为0.125m总长4m的平面波荡器中，在这里与计量光源mls存储环中存储的电子束共同传播。
在传播过程中，由于波荡器间隙满足共振条件，激光-电子能量交换能够最大程度进行，使得电子束产生正弦能量调制图案。
在周长为48m的准同步存储环中旋转一圈后，电子向同步相聚集，最终形成微束。来自电子束的波荡器辐射之后通过二向色镜分离为基波和二次谐波，信号则主要集中在二次谐波上。
在光电探测器前插入一个窄带通滤波器，即可拾取到由微束产生的窄带相干辐射。”
很好。
到后面曹阳已经听不懂他在说些什么了。
不愧是专业搞这个。
曹阳其实只关心一个问题，那就是——
“我们能做出这个极紫外光源稳定吗？它能够用来进行光刻制造芯片吗？”
“理论上是可行的。”唐教授点点头，“不过我们现在还处于基础的起步阶段，只是将光源通过实验的形式制造出来，可相应的成本还是比较高的，想要将成本降低下来，可能还需要有一段时间。”
“您预期需要多久？”曹阳问到。
“嗯……短的话3、5年，长的话8、9年，但是肯定能把成本压下来，而且我们会完善相应的设备，制造出更稳定而且功效更高的极紫外光源。”
从理论上来说，现在唐教授采用的这种微态光聚束，能产生的光的波长比荷兰那边amsl制作的光刻机光源更短，更短的光源有好处也有坏处。
好处就在于能够制造出精细度更高的芯片，比如未来的3nm芯片，甚至是2nm芯片都能用这个来进行制作。
坏处就在于，光有光源还不够，需要有一系列配套的设备。
比如说光学元件，高精度的加工机床，还有各种各样的制作流程使用设备等等，这些都是短板，需要一个一个被攻克才行的难题。
不过，只要能迈出第一步，曹阳就基本上能看到未来再向自己招手了。
……
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