近日，有关华为费大力公开招聘光刻机工程工艺师，又火速撤销招聘信息的事情喧嚣尘上，成为了一时热门话题， 事发距今已经有月余时间，华为方面对此事的后续发展上，已经是静默如鸡的做派，但是这件事情引发的热度却是至今不减，那么这是为什么呢？ 因为大家的爱国心，也因为事件的中心话题——光刻机。 光刻机是什么呢，它又为何跟国民的爱国心牵扯不清呢？且听我为你徐徐道来。 不晓得大家有没有关注过我国在每年的外汇储备消耗，也就是整个外汇在花钱方面的一些数据，是否注意过我们的国家，每年在花外汇方面，在什么东西上的支出最多呢？答案是，芯片 。 自2015年起，我国在精密电子芯片的外汇消耗支出上花费最多，多到什么程度呢？ 多到单是芯片进口一项东西的支出消耗，就等抵得上石油、稀土、汽车等等林林总总十几项物品的总支出，换句话说，凡是能在某方面卡一卡中国脖子的东西，加起来一块儿，都没有芯片一项的钱多，中国在芯片进口一项上，每年都被国外资本大厂们痛宰又痛宰，却毫无还手之力 ，因为我们目前还不具备独立制造芯片的核心技术和设备能力。 而引发全网关注度的光刻机，就是制造芯片的关键设备。 光刻机又名掩膜对准曝光机，是电子激光技术的集大成者，汇聚和应用的先进科学技术包括光线科学、光线系统设计、硬件控制、电子集成、物理学、光子物理学、精密科学、软件测试、传感系统、电器可靠性、成像系统、流体/传热工程、机械设计制造及自动化等超级多明目各类、功能各异的高精尖系统工程学科，可谓是成而能领先时代，集中体现国家尖端技术实力的集大成者工业产物。 光刻机的应用原理类似于照片冲印的原始技术，它需要把掩膜版上的精细图案图形通过光线印刻曝光的方法，＂印制＂到对应的目标硅片上去。 听起来很简单是不是，有点像是咱自己在萝卜上印刻个名字然后印在纸上，有点费时但绝不费力的感觉对吧？ 但是实际上，光刻机的技术难度是我们无法想象的，就连我自己，如果不是查阅了许多资料，都绝不会相信，这玩意儿的技术难度，堪比无中生有，这么说可能有点儿抽象，或者打家会觉得有点儿举重若轻了，那好吧，我换个说法，国产大飞机大家知道吧？国产大飞机亮相的那一天，国人全都嗨了 ，因为大家都知道国产大飞机从技术难度到制造工艺难度，都算得上是千钧之重，我们国家耗费无数银钱，耗费了几代人的技术储备，耗费了几辈人的青春岁月，才让它飞上天，因为我们深知其难其艰，所以我们才会那么振奋。 而光刻机的研发制造，与国产大飞机的研发制造难度不相上下 ，而就市场上一台光刻机约八亿人民币的价格，就可知其难度级数，要知道，全世界保有量最多的空客大飞机波音系列的大哥波音737也就差不多这个价格，而从体积上，光刻机甚至不如大飞机一个座大小，然而它的技术难度 ，套用科普宅的一句话，光刻机的技术发展，基本等同于挑战全人类整个文明的现有技术极限。 光刻机 我们可以先来看看，在光刻机一项上已经具备成熟技术力量的其他国家的各大厂商，在光刻机技术的探索之路上，都经历过什么样的劫难吧。 截止到视频发出时，我统计了目前世界上所有具备半导体前道光刻机制造技术的公司的市场占有率情况，由统计数据可知，目前在光刻机上市场份额最大，也是在芯片这一项上卡着中国脖子最狠的公司所属国家，分别是日本和荷兰 ，这些企业的名字，也都是大家耳熟能详，比如日本Nikon尼康公司，与荷兰的ASML阿斯麦，对于熟知国家半导体行业发展现状的技术宅或者关心国家芯片行业发展状况的资深爱国者而言，这两个名字可谓是大家咬牙切齿的根源所在了。 荷兰 而在这全世界光刻机市场占比达九成的两家公司中，技术更为领先的，只有荷兰阿斯麦，阿斯麦现有的技术领先体现在什么地方呢？体现在阿斯麦耗费了约二十年的时间打造出的世界第一台，也是世界精尖技术的集大成者EUV。 EUV的技术为什么被称为技术领先呢？关于这一点问题，我们就需要知道光刻机技术其中的关键原理，也就是光的使用。 正如传统的照片曝光是借由光的长时间曝光来将图形图像印到底片上一样，光刻机也有自己的光源，也有自己的曝光过程，也有自己的专用＂底片＂ ，而且上述列举每一项，都是特制，就连光都是精挑细选的超级波段。 EUV 光刻机的核心，围绕物理学和计算机科学上的几大定律，包括摩尔定律，瑞利判定，吸光定律。 首先我们需要提到摩尔定律，摩尔是现代科学和现代互联网科学的一个伟大名字，他既是现代计算机芯片的鼻祖之一，也是超级计算机软硬件制造商英特尔的创始人，这位英特尔老爷子发现了一个有趣的原理。 众所周知，在物理学范畴里，我们的世界是由0和1组成 ，而在芯片中，0和1则代表一个过程，也就是晶体管过程，芯片中内置的晶体管数量越多，芯片的运算速度就会越快 ，摩尔定律就是用来阐述以上原理的，摩尔老爷子发现，同一枚芯片中，每隔一个周期（一般是一年半到两年左右），里面的晶体管数量就会激增一倍，然后其性能也会随之增加一倍。 虽然性能提升是好事，但讲道理其中的麻烦也不少 ，最大的问题就是芯片的制造精细度也会随之增加，原先，在半导体时代初期，我们那种两器件之间大到肉眼可见距离的晶体管都无妨使用，但是近现代的器件对晶体管的要求越发严苛，最狠的已经只有几微米的许可距离，而这，就促使我们不得不进行这方面技术的研究，也就是能够将技术等级提升到足以进行纳米级空间的工业制造工艺的程度。 纳米空间内的东西，已经脱离了我们人类肉眼可见的程度，所以，看不见该怎么办呢？ 放大镜的成像原理告诉我们，放大它！用技术宅们的话来说，造小物件的核心思想就是放大物件，再徐徐图之。啥意思呢，就是制造一台能够将纳米级精度的景象进行放大，然后辅助工业制造的东西，然后当时的科学家和技术商们就制造了一台光学放大器，一台应用DUV（DeepUltraviolet深紫外光）光成像技术的光学放大器。 放在三四十年前，这种DUV的光学设备真是牛的不行 ，然而随着工业芯片的制造的需求更进一步 ，这种只能将短波长度推进到193纳米的DUV已经不够用了 ，因为它不够精细了。然后阿斯麦就用了二十年时间造了一台EUV。 前边提到荷兰阿斯麦在光刻机的领域内踩了许多坑，那么到底有多少坑呢？ 这里我们就需要提到光刻机的核心原理的第二条，瑞利判定，这是啥玩意呢？瑞利判定也称为瑞利判据，它指的是，成像光学系统中，光在折射、衍射的过程中，系统所呈现的像，不再是理想形态，而是有一定的光斑掺杂其中，这是由于光的谱线很多，易于重叠，相邻的两根光线只有重叠到一定程度才算分开 ，而瑞利判据认为，在理想条件下，两条谱线可以达成理想成像。 而EUV中的光，可不像是听话的小孩子似的，可以让我们任意揉捏，因为它的大部分光会被光刻机中各种折射镜面反复折射，每次折射，总会损失30％不等的光能 ，最终能到达最后的，只剩区区2％左右的余量了，这里也是了验证了光刻机遵循的第三核心原理，吸光定律。 所以为了让它变成可以听话的小孩子，我们需要让它形成瑞利判据中的理想程度，然后阿斯麦就费尽心思，做出了EUV的核心设备，一台镜子 。 这台镜子很特殊，它使用特殊的材料制作，材料有多特殊呢，这里不赘述，总之很贵，阿斯麦在这里踩的坑简直…… 然后说回镜子，它只反射一个短光波段，也就是13.5纳米的光，其他的光就直接过滤掉了，而13.5纳米的光，则正好满足了先进光刻机的应用需求。 这台特殊的镜子，直径只有30公分，然而却花掉了阿斯麦大笔的钱来制造，它自然是很强悍的 ，用阿斯麦的员工的话来说，它可能是宇宙中人力可以达到的极限，最光滑的人造结构，表面非常平整，平整程度可以用现有人类文明之最来形容。 走过了三大定律的坑，阿斯麦最终在研发端，完成了EUV光刻机的技术端工作 ，然而科学界有一句话，只谈技术不谈成本是流氓行为，一项优秀的精尖技术，你能不能研究出来是一回事，而你能不能把它付诸实际，则是另一回事。 阿斯麦在制造投产这一块儿，又一次向我们展示了他们熬过的深深浅浅、无穷无尽的各种技术难度坑。 首先，光刻机的量产需要建个厂房，这个厂房的投建的技术细节，堪比太空空间站的建立 。首先，如果你进入光刻机工厂，你会发现，整个厂房所有工作车间的照明光，都是淡黄色的，这并不是工厂设计者的审美趣味问题，而是由于只有黄光的波长最长，而光刻机制造的工料光刻胶对短光明显，所以要用到黄光，来减少环境影响，增加成功率，就好比冲洗照片需要到暗红色灯光的暗房中，是一样的原理。 其次，光刻机的厂房需要全空间无尘 ，这是因为光刻机是极度精细的宝贝疙瘩，对无尘环境需求非常严格，其空气净化要求比外界干净一万多倍，这就需要他们单位时间内要净化约30万立方米的空气，对比我们国内的家用排风除尘风扇的话，大概是七八万台的量…… 最后说道能耗，EUV的光需要在光刻机内进行大约四十万次的高频穿梭 ，这背后需要的能量是很大的，而为了冷却这样的高能，需要每秒钟进行4000升强度的冷水冷却，换算下来这差不多是国内同等大型机械设备两三倍的量…… 最后说到厂房建设的外部需求，它对于选址和地基环境的要求也贼高 ，举个例子，四十万次的内部光的高频折射，所产生的的震动，绝对不是普通＂豆腐地＂所能承受，所以必须专材专用，确保地基的坚实。 以上所说，还全部是EUV光刻机的辅助工项的建设耗费和应用需求，至于那些投产过程中的技术测试，测错记录等，又涉及到另一个领域了，我们不再多说。 综上所述，阿斯麦的世界领先技术，是有其领先的依据的，这不仅是其在技术攻关方面的一些奇思妙想，更需要很多勇气和决策层面的现实问题，最后还有来自于经济层面的问题，阿斯麦在这二十年间，烧掉了大概1000亿人民币的资金，才算完成 。 我们国家虽然大体上不缺这种资金强度，但是话说回来，技术这种事情，从来都不是说资金绝对的，我们不缺乏为之付出的实力和勇气，也不缺乏为之拼搏的科研工作者，但是说白了，我们需要时间。 一言以蔽之，造咱自家造光刻机，多快好省是可以，但大干快上真不行！