光刻胶为什么难造

今天来聊一聊一个不为人知的芯片卡脖子技术，光刻胶。光刻胶呢，是一种特殊的化学物质，它的市场规模很小，仅占芯片市场规模的百分之一。但是呢，它的保质期只有六个月，没办法大量囤积，而且制造很难，因此啊，成为了对我国实行芯片制裁的最佳工具。 很多人都听说过光刻机，但是没了光刻胶，光刻机呢，也没办法用，这就像只有相机，但是没有感光材料也拍不出照片。那么光刻胶啊，就像相机里的底片，遇到光会发生反应而显影。 在光刻技术里啊，我们先把芯片的电路图制作成眼膜，有导线的部分呢，是透光的，没有导线的部分呢，就不透光。然后呢，把光刻胶涂在芯片的晶原表面，让光透过眼膜照射到一部分光刻胶上， 这样呢，透光的部分就发生曝光，就相当于把电路刻印到了精元上，这也是为什么叫做光刻的原因。光刻胶经 过曝光、显影和烘干等工艺步骤之后，就形成了芯片电路的样子，然后呢，是通过化学石刻来刻实芯片表面，最终呢，造出真正的电路。光刻胶之所以这么难造，主要有两个原因，首先呢，是因为对质量的把控极其之严格， 比如单体环节，需要保证单体纯度达到百分之九十九点九以上，孵化清单体中的金属离子的含量要在一 ppb 以下，用在树脂环节中啊，环境温度的微小变化都会影响聚合物的质量。 第二，光刻胶的生产认证流程极其复杂，客户需要验证二到三年，测试五十批次以上，因此啊，一些提前入局的玩家就有了先发优势，积累了很多专利，构建了技术壁垒。 核销市场长期被日本和美国公司垄断，其中日本企业占据了市场份额的大部分。那么除了美日，韩国政府和企业也正 在加大对光刻胶领域的投入和研发，以推动国产化的进程。其中啊东晋半导体公司已经成功将 eov 光刻胶国产化指量产水平，并且被三星电子等公司啊应用于芯片工艺生产。尽管韩国的 eov 光刻胶量产已经取得了一些进展，但是仍然对日本的依赖度很高。 相比之下，我们国家的光刻胶在高端市场的国产化进展就相对比较慢了，特别是在氟华亚光刻胶啊这些高端产品方面， 国产化率仍然不足百分之五。南大光电是其中一个在福华亚光合焦领域取得比较大进展的公司，已经在下游客户的存储芯片和逻辑芯片上通过了认证。 同时啊，该公司已经建成了光客车间和生产线，加快了富华亚光客交产业化的步伐，并且正在推进产品验证工作，以满足客户多样化的需求。然而，南大光店在二二年 的年报中就提到，虽然光合胶市场增长良好，但是啊，高端光合胶市场长期被国外巨头所垄断，这就为中国芯片制造造成了卡波斯奉献。因此，国内企业在高端光合胶领域的国产化进程仍然需要进一步加快，降低对进口光合胶的依赖程度， 提升国内半导体产业的自助可控性。还想听我讲什么新面技术，记得关注加留言，我是新面工程师，老师听得懂的，别忘了给我个小红心。

就算你有光刻剂，没有日本的光刻胶也是白搭。可能大家不知道，比光刻剂更要命的是光刻胶，哪怕没有最先进的 ev 光刻剂，使用 dv 光刻剂也行，再不济使用二手光刻剂都行。 但是没有光合胶的话就惨了，不管你什么光合剂都工作不了，而且光合胶的保质期就几个月，想靠囤货根本不行，最后都烂到家里了。更可怕的是，全球光合胶市场百分之九十以上的份额都被日本垄断，老美都得依赖他。那么如果日本对我们断供掐脖子，我们该怎么办？ 光刻胶顾名思义就是种胶水，但这种胶水非常厉害，在芯片制造的过程中，往龟片上滴几滴，就会形成一层薄膜，然后特殊的光线会通过一个具有特定图案的眼膜往薄膜上照一照，照完后再进行一系列的时刻清洗工作， 之后，眼膜上的图案就会转移到光刻胶薄膜上面。这种薄膜图案在经过多次迭代，并连同其他多个物理化学过程，最终就会形成集成电路。那光刻胶在芯片制造中有多重要？这么说吧，就算是非常牛叉的 ev 光合剂，没有相应的光刻胶，最后精度也达不到要求。 三星集团 ceo 就曾表示，如果光刻机缺少了光刻胶，那么光刻机就是一堆废铁。而在光刻胶领域，百分之九十以上的份额都被日本垄断，老美都得依赖他。 十纳米支撑以下的光合胶基本上只有日期能够生产，其中东京硬化在 uv 光合胶市场的份额更是超过百分之五十。光合机被卡用过二手的光合机也行，但光合胶被卡就只能干瞪眼了。可能大家不知道，光合胶种类多达两百多种，每款芯片所需光合胶从几种到几十种不等， 而且保质期只有六个月，靠囤货根本不行。更重要的是，光刻胶生产商需要购买光刻机来进行相关配方测试，而光刻机不仅价格昂贵，而且国外还处处显瘦。 可能有人会说了，光刻胶只是个胶水而已，能有多难，难道我们造不出来吗？论复杂性，光刻胶肯定是比不上光刻机的，中国当然也能造，最主要的原因还是光刻胶市场太小了，也就占全球半导体市场规模的百分之一。 为了这百分之一举全国智力搞突破不划算。像中兴国企这么大的厂子，一年光客交的采购量也就四到五个亿。 在这，日本在光合交领域的专利积累优势巨大，专利申请量占全球光合交专利总申请量的百分之四十六，而中国只有百分之七。当然了，也不是说完全不懂，也有企业在做这个事情。比如二零二零年十二月底，南大光电 成功研发出我国自主开发的第一款一百九十三纳米的 aif 光刻胶，并通过客户验证。还有苏州瑞红、北京科华、容纳感光、上海信阳等，他们在半投的领域用量最大的开胶、 a 胶方面都取得了阶段性突破。 虽然目前 ev 光合胶领域国内暂时处于空白，连门都还没摸到，毕竟 ev 光合机我们还没有，但至少能满足大部分芯片需求。 假如日本要对我们断孔光刻胶呢？其实跟圆珠笔钢一个道理，之前日却们说笔尖钢有这么复杂，只有日本能造，结果呢，太钢的一炉钢水，一不小心就生产出够全世界用好几年的笔尖钢了。 所以如果日本真要断供，其结果可能导致目前靠光合胶赚钱的日本公司濒临倒闭，继而都被中国企业所替代。本来赚的也是辛苦钱，这下倒好，一毛钱都赚不到了，这不是搬起石头砸自己的脚吗？

光可胶都掌握在谁的手里？他会不会像光可金那样掐我们脖子呢？光可胶是半导体八大核心材料之一，占到各材料价值的百分之五点九。他可以分为半导体光可胶、面板光可胶和 pcb 光可胶。其中半导体光可胶就是用来做芯片的，主要包括以下几种。 半导体光可胶是最先进的，同时也是最难造的，但核心技术都被日本和美国企业垄断。光是日本合成橡胶、东京硬化、信誉化学和复式电子材料，这四下日起就占走了百分之七十以上的市场份额，而我国连百分之十都没有。所以说，如果 国产光可胶不加快脚步，卡脖子是分分钟的事，那光可胶究竟难在哪了？首先，欧美日记手头拿捏着光可胶的关键原材料，而且研发光可胶也需要配套光刻机、眼膜板等工艺，光是这里就能劝退一大批人。此外，光可胶的品种很 很多，技术壁垒高，一般靠调整配方比例来实现加工工艺复杂且精密。况且光可胶更新速度比较快，为了技术保密，光可胶行业上下游都有很强的依赖性，这 就又建了层客户壁垒。所以说，光可胶的技术难度可不亚于光可胶。那国产光可胶的实力如何？光可胶有没有替代品？

芯片真的有那么难闹吗？今天咱们就手搓一块硅芯片。首先准备好成品晶圆，融入洗衣机、显微镜和投影仪，把晶圆掰成半英寸大小，拿指甲刀修剪一下边缘。接下来准备涂抹光敏材料光刻胶。咱用洗衣机马达做一个离心涂装机， 将晶源固定到上面，然后滴上一滴光刻胶，以每分钟四千转的速度转三十秒，让光刻胶均匀的涂抹在晶源上，然后把晶源放到九十六度的铁板上进行干燥，一分钟后晶源表面就会均匀覆盖一层固态薄膜。接下来就是光刻缓解，原理很简单，因为光刻胶对紫外线非常敏感， 被紫外线照射过的光刻胶会溶解，所以紫外线就相当于刻刀，可以将镜沿上除了电路图之外的多余光刻胶去除。但没有光刻机怎么办呢？别急，可以用显微镜和投影仪替代，投影仪的光学组件能产生紫外线，可以将画面缩小投射到显 微镜下，再通过聚焦分散紫外线照射，达到晶源上的图像，九秒就能完成一次投影光刻。然后取出芯片放进稀释的基本化甲溶液中，像洗底片一样让电路图的沟壑呈现出来，最后冲洗掉表面溶解的光和胶，这就完成了初步时刻。接下来要让归星体管导电，这个原理也很简单， 就是用可视机把棚或者磷原子注入到精源，再嵌入一点铜做成导线中的电芯，使所有晶体管相互连接形成电路。但可视机太贵也搞不到，我们用熔炉来代替，把浸泡过磷溶液的精源放入熔炉，用一千度高温烘烤四十五分钟， 这样就可以把零原子嵌进去，形成原机和漏机。但高温形成的二氧化硅绝缘要用轻浮酸冲洗掉，再用真空机给芯片贴一微米的铝膜，第一层电路大功告成，然后再往镜缘上面涂一层光和胶，将以上步骤重复两次，做出第二层和第三层电路，最后 用磷酸溶液洗掉多余雨元素，经过点亮测试后，一块加长版手镯芯片就算完成了。这看起来不是挺简单吗？那为啥说它比原子弹还难造呢？如果你造出了三纳米芯片，最想用它干什么呢？

很多国家之所以造不出高端光刻机，是因为掌控不了他最核心的技术及此外光这种在自然界中不存在的光线是如何被创造出来的？他与咱们国家目前能自主造出的 duv 光刻机先进在哪里？看完这视频你就了解了，咱们国家目前使用的叫 duv 光刻机， 使用的光源是紫外光，他的波长很长，有一百九十三纳米，用来光刻二十八纳米。普通的芯片自然轻松，但面对手机七纳米甚至更小的芯片时就已经力不从心了。因为当光的波长较长时， 高数在通过光刻机的光学系统时会发生一些扩散和偏离的现象，类似于阳光经过云层时的散射，这会导致制造的芯片图案不够精确和分辨率不高。而荷兰的阿斯麦公司及全球技术生产的 euv 光刻机使用了一种波长 长很短的极子外光，简称 euv 光线，他的波长只有短短的十三点五纳米，比前者波长短了十四倍多，所以能实现更高的分辨率和更精细的图案转移。这种掌控利用极子外光的技术 也是 euv 光刻机最高端核心的技术之一，因为这种光在地球自然界中并不存在，是人为制造出来的，过程比较复杂，咱们就简单描述一下。 首先要创造一个真空室，然后将纳米级别的 cd 注入真空管中，将其以四千的压力从喷嘴喷射出来，与此同时发出两束高能量激光，直接照射在 cd 上。第一束激光会使 cd 加热高温变形， 紧接着发出第二束功率更强的激光打在 cd 上，高温的 cd 瞬间被气化，形成一个等离子云。这个等离子云以高速的膨胀扩散后，就产生了临时光源。 因为金源的光刻它是一个高速持续的过程，所以必须持续产生大量光源，就要求 cd 气化的频率达到每秒五万滴的高速喷射流。但创造出来的光源中可不单单只有及紫外光，还混杂有其他的可见光与紫外光 后，我们便需要使用光学系统中的多重反射镜来对波长的筛选，才能收集到我们需要的极子外光。但这里又涉及到一个核心技术问题，因为这种极子外光的波长非常短，很容易被接触到的任何物体吸收掉， 包括普通的反射镜。因此必须造出一个表面超级超级光滑的反射镜来收集光源。举个例子，如果把这块反射镜放大到与咱们中国海南岛面积那么大，要求他整块镜表面最高的凸起都不能超过一毫米。只有实现的如此光滑的表面，才能避免当接触到及紫外 光源时不被完全吸收，还能反射出去。好在有一家名为蔡司的公司聚集了最高的工艺，才制造出利用率能达到百分之五的反射镜。经过这套反射系统的多次反射、筛选、过滤，最后才得到所需的极紫外光源。 好了，下面我们大概了解一下它的光刻过程。一台完整的 euv 光刻机，它由七个不同的模块组成， 分布排列。如图所示，激光从光源区域发出，照射在喷出的 cd 上，使其气化产生光源。接下来这块凹面反射镜会把这些光源收集聚焦成光束，经过反射系统多重反射筛选提纯后得到高质量的集。此外，光 照射到眼模板上。眼模板通俗点讲，他就类似以前电影院的胶片一样，只是功能更高级。他能够通过及紫外光的透射和多重反光镜的折射， 将上面的细小图案和线路设计传递到硅晶片上。这种光刻的精准度相当于要求你在月球上打中我放在地球上的一块硬币。

五万块一瓶的胶水你见过吗？光壳胶是到芯片必备的材料，核心技术掌握在岛国的手里，光是岛国的化工四巨头就占了百分之八十的市场分额，那光壳胶凭啥卖五万一瓶啊？这里从芯片是怎么被光刻出来的说起， 因为光刻机呢，在加工芯片的过程，刻的不是芯片，而是光刻胶。芯片光刻的过程呢，是光刻机的光源，通过光眼膜照射在涂有光刻胶的经源上， 星元上的光可交备，光照后就会软化，用溶剂洗掉，软化的部分精元就会暴露在空气中，然后用腐蚀溶剂把暴露出的清源腐蚀掉， 洗掉光刻胶，这样精元就会出现纳米级别的坑道，这就是光刻的全过程。所以说呀，这光刻级的本质刻的不是精元，而刻的是光刻 胶。那光壳胶为什么值五万一瓶呢？首先是光壳胶的成分复杂，一瓶光壳胶呢，需要光引发剂、光增感剂、光质产酸剂、树脂稀释剂、溶剂、助剂这些材料组成， 而且配方呢，都是保密的，如果要自己研发，只能去不断的实验原材料的配比，而且很多原材料都是独家研制的，想买，哎，人家还不卖你。 其次呢，还有一个原因就是没法实验。举个例子，如果你想研发最新的 euv 光客胶，你就得买一台十几亿的 euv 光客机，假设阿斯脉卖给你光客机，你还得跟芯片设计厂商磨合效果，看看你的光客胶适不适合厂商的设计图， 最起码呀，磨合个两三年，这样下来就导致光客销产业呀，是一个投资大，技术积累时间长的产业，不研发个十来八 八年，哎，根本没有收益的。所以光客胶的市场老老被日本那几个最先研究光客胶的厂商控制，那光客胶会卡我们脖子吗？不会，虽然因为光客胶呀，我们还尚未研发成功，但我们国产的光客胶已经成功研发出孵化客、孵化雅的光客胶， 基本上满足二十八纳米左右的芯片加工。这时候一定会有人告，满足二十八纳米，这能干啥呀？其实二十八纳米芯片呀，已经可以满足我们百分之九十的日常使用，像电视、空调、冰箱、汽车、工业等领域，二十八纳米的成熟工艺芯片依然是主流。 所以我们真的不用太迷信，智商越低，性能越好。我们冷静的反思一下现在手机芯片的性能，呃，是不是已经过剩了？你像苹果也刚刚宣布了 iphone 十四不会使用 新一代的芯片，华为甚至用上了两代的芯片，这些动作都代表着旧一代的芯片性能完全满足现在的使用需求。 那么大家认为围绕二十八纳米打造稳定可靠的自主产业链更重要，还是追求两纳米、一纳米先进的制成更重要。芯片系列呢？到此结束，下期我们开始新的系列云计算。