但是本质上原理很形象,它就像一台高精度的底片曝光照片打印机,负责把“底片”,也就是设计好的芯片电路图,曝光到相片纸上。
那么它的基本结构也就不复杂了——一台光源发射器,一个用来调整光路和聚焦的光学镜头,加一个放置硅晶圆的曝光台。
光源发射器就像刻刀一样,光波越短,刻刀就越锋利。
调整光源和聚焦的光源镜头,就来自德国的光学大师卡尔蔡司,这种镜头多精密呢?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。
而最关键的还是对准技术,芯片不是一次曝光就可以完成的,而是必须多次曝光,就像用单色打印机打一张彩色图纸,四个单色分别打印,必须一一对应上,否则图案就毁了。
阿斯麦最早就是凭借对准技术起家,一点点成为了现在的光刻机巨头。
这里面为什么会出现美国的身影呢?
那就得说到摩尔定律了,随着芯片产业的急速发展,市场对于芯片的要求也越来越高,同样一张图上需要刻的图越来越复杂,前提就是刻刀越来越小。
1990年代,刻刀被卡在了193纳米的深紫外光,想要升级更短实在太难。
尼康找了一个方案,准备重新研发157纳米的F2激光,但是与此同时,台积电的一位天才工程师林本坚想出了一个怪招——只要在曝光的硅晶圆上方加1毫米厚的水,通过水的折射,就可以把193纳米的深紫外光变成134纳米的光。
而且这种创新并不需要重新研发各种配套材料,可以迅速扩大竞争力。
等尼康反应过来时,已经晚了,这也是阿斯麦崛起的一大契机,也是阿斯麦和台积电的缘分开始之时。
但是100纳米以上依然远远赶不上摩尔定律,市场急需推出更短,更小的刻刀。
这时候芯片界老大英特尔觉得,小打小闹不行,必须得把波长缩短一个数量级——13.5纳米才行,这就是现在的极紫外光源。
但是这个研发资金太大了,谁都无法一己之力完成。