在我的上一篇文章中，已經(jīng)為大家定義了芯片的本質(zhì)：

芯片很簡單，簡單到就是一個(gè)集成電路板。

芯片也很復(fù)雜，復(fù)雜之處在于如何能夠把70年前還像房子一樣大的電路板，縮小到指甲蓋大小。

試想一下，如果你要在一塊板子上，鋪設(shè)線路。首先就得把凹槽給刻出來。這樣才能保證鋪上去的線路不會(huì)七零八落。

如果你要做極其微小的刻痕，金屬器具肯定是不合適的。首先如此細(xì)的金屬，很難保證硬度。其次金屬的鑿刻用的是壓力，一定會(huì)造成形變。

那么，什么東西才能夠不施加壓力，又能夠隨心所欲變小，還能刻出凹槽呢？

人們找到了——“光”。

一、刻板

光刻的對象，還是硅。硅是地殼中儲(chǔ)量第二的非金屬元素，僅次于氧。硅也是半導(dǎo)體的原材料。而硅的單質(zhì)晶體硅，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，五毒無害，從石英礦中開采。

可惜高純度的多晶硅，提純工藝非常復(fù)雜，我國基本要靠進(jìn)口。

光刻的直接對象是光刻膠，先在光刻膠上刻上圖案，再將光刻膠貼在硅片上，最終腐蝕那些被刻出的暴露部位，形成“刻痕”。

二、刻刀

刻刀當(dāng)然就是光了，光刻機(jī)用的是波長在13~2000納米的紫外光。波長越小，刻出來的成品越精密。

而浸潤式光刻技術(shù)，可以突破波長的限制，進(jìn)一步刻出更加細(xì)致的紋路。浸潤式光刻技術(shù)也是讓ASML（荷蘭）這家光刻機(jī)制造廠在全球一家獨(dú)大的關(guān)鍵技術(shù)。

而光的發(fā)射部分即光源，暫且稱之為“燈頭”好了，是PDMS 材料涂覆在石英襯底上做成的。它的彈性較小，因此可以做到很高的分辨率而不因?yàn)閴毫Χ寛D像變形失真。

三、工作臺(tái)和作坊（國際領(lǐng)先的光刻公司）

光刻技術(shù)的工作臺(tái)就是光刻機(jī)了，其面目大概如下圖：

頂級(jí)的光刻機(jī)，一臺(tái)要上億美元。

全球最大的光刻機(jī)生產(chǎn)公司是阿斯麥ASML，總部不在美國而在荷蘭。市場占比高達(dá)80%。

而尼康和佳能就很弱很弱了，這兩家是大家無比熟悉的相機(jī)制造廠。尼康尚且占有光刻機(jī)市場的一席之地。而佳能從09年開始就已經(jīng)不做高精度芯片的光刻機(jī)了，只做一些比較“大”的集成電路，如LCD面板（LCD就是液晶顯示器，LCD面板在業(yè)內(nèi)被稱為“板卡”，有機(jī)會(huì)再給大家介紹板卡行業(yè)）佳能主要就是做板卡廠的光刻機(jī)供應(yīng)商。更小的幾家在美國，如ABM、AppliedMaterials、Lam Research、及RudolphTechnologies等。

當(dāng)然，芯片的上游技術(shù)不只是光刻機(jī)，還包括刻蝕機(jī)，離子注入機(jī)，但光刻是最關(guān)鍵技術(shù)，也是最高難度的技術(shù)。

看到這里，大家應(yīng)該會(huì)好奇，光刻技術(shù)看來是掌握在荷蘭人的手中呀?？上?，ASML的三個(gè)大股東分別是因特爾15%（美國），臺(tái)積電5%（臺(tái)灣），三星3%（韓國），投資者才有用優(yōu)先供貨權(quán)。同時(shí)美國的企業(yè)如Intel和德州儀器是ASML的最大客戶。而光刻機(jī)還需要上游供應(yīng)的光源。早前，美國企業(yè)Cymer是光源的主要供應(yīng)商（后來被ASML收購）。

同時(shí)由于美國、日本、英國、俄羅斯等國（中間也包括荷蘭）簽署的瓦森納協(xié)定，ASML出口的光刻機(jī)，只有低端產(chǎn)品能夠賣到中國，也在很大程度上限制了國內(nèi)芯片技術(shù)的發(fā)展速度。這讓我想起《三體》里三體人限制地球人科技發(fā)展的“質(zhì)子”

當(dāng)然，中國人是世界上最聰明和努力的民族之一，所有的科技難題，都是有辦法解的。比如光刻機(jī)中的浸潤型光刻機(jī)就是越南籍的華裔科學(xué)家構(gòu)思出來的。18年中國也有企業(yè)宣傳可以提純出99.999999999%的多晶硅了。但是，造成芯片難題的還有一個(gè)非常關(guān)鍵的因素，也是限制中國足球的關(guān)鍵因素，叫做產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是一時(shí)難以轉(zhuǎn)變的。靜待下期分解。