开头

如果说台积电能够卡住全球半导体脖子的话，那么荷兰阿斯麦的光刻机，就能卡住台积电的脖子。

它家最新生产的EUV光刻机，能够生产7纳米及以下的芯片，世界上只此一家别无分号。

既然完全垄断，那价格也是阿斯麦自己说了算

1.2亿美元一台，爱买不买！

而且产能有限，自2015年交付第一台EUV光刻机以来，截止2021年上半年，一共才交付了116台，其中台积电就拿走了一大半。

那么阿斯麦的光刻机，凭什么能卖那么贵？

光刻机制造难点

熟悉《星球大战》的朋友都知道光剑吧，在那个主题设定里，光剑可是一种高科技武器。

同样，在光刻机里，也有一把“光剑”，它能在晶圆上刻画芯片电路，这是芯片生产最基础也最关键的一环。

这玩意有多复杂？一台EUV光刻机重达180吨，零部件高达10万多个，超过2公里以上的软管，需要40个集装箱来运输，仅安装调试就需要一年左右。

而且85%以上的材料，都来自全球超过5000家供应商。

比如它里面就用到了德国的蔡司镜头，日本的特殊复合材料，瑞典的精密机床，美国的先进控制软件、光源等，都是业内顶尖的技术水平。

是不是看起来，阿斯麦公司更像一个系统集成商？

但是，如果想要组装一台光刻机，也不是随便哪个厂商就能做到的。

比如光刻机里的镜头，在组装过程中，为了达到仪器能够检测、分辨的最小值。

需要将多达数十个光学镜面按照设计要求严格排列，每一个透镜的位置、姿态、间距都有严格的要求。

此外，为了保障晶圆图案的质量，光刻机中每一块透镜的位置误差都必须小于1nm，同时还要能尽量消除光损失而产生的热量。

玩过单反的朋友，估计都知道镜头设计是多么复杂，更何况光刻机使用的是超大、超多组镜片。

在工艺上，光刻机所要求的镜面光洁度非常高，需要采用精度最高的打磨机和最细的镜头磨料，还需要顶级的计算机数控光学表面成形技术相关的技师。

而能达到要求的技师少之又少，连拥有175年历史的蔡司，达到光刻机镜头生产标准的技师也仅有20人。

目前，由蔡司生产的最新一代EUV光刻机反射镜，能够做到最大直径1.2米，面形精度峰谷值0.12纳米，表面粗糙度20皮米。

这是什么概念呢？

如果把镜头放大到地球那么大，它上面只允许有一根头发丝那样的凸起，这可能是宇宙中最光滑的人造物体了。

有了镜头，当然还需要光源，光刻机里的光源技术是来自美国Cymer公司。

想要产生波长为13.5nm的极紫外光，其实是一个比较复杂的过程。

简单来说，就是用20kw的激光，不断轰击从空中滴落的液态锡珠。

这些液滴的直径非常小，只有20微米，大概相当于头发丝直径的1/3，并且液滴在真空环境中是处于自由下落的状态。

而且同一个液滴需要在极端时间内被连续轰击两次，第一次冲击是将它压平，第二次冲击是将它汽化，使之成为发光的等离子体，这样才能产生足够强度的极紫外光。

更重要的是，轰击所产生的光转瞬即逝，因此需要每秒钟轰击约五万次，才能保证光的持续性。

为了让激光束能以极大的功率稳定传输，系统的复杂性可想而知。

事实上，EUV的激光系统就有大约45万个零件，重约17吨，线缆长度超过 7000 米。

其中高达20kW的二氧化碳激光器，所需电源功率达到了200kW，但即使这样，它的最终效率也才只有5.5%。

别看转换效率不高，这已经是科学家们经过数次技术迭代，能够实现的最高水平了。要知道最初的发光效率仅有0.8%。

以上还仅仅是光刻机的镜头跟光源部分，还有其他许许多多复杂的零部件，而提供它们的供应商各个都是细分领域的绝对王者。

也难怪有人说，EUV光刻机就是人类智慧的结晶，代表了人类科技的巅峰！