一提到电脑芯片CPU好多的神秘感就油然而生。现在的科学技术，CPU做到了7纳米级，我手头用的华为Nova5pro就是麒麟芯片，7纳米级的。我们很感兴趣，纳米级是什么概念呢？这么说吧，普通显微镜是看不到7纳米级的，一般的电子显微镜也很难看到7纳米，你必须用电子透视显微镜或隧道显微镜才可能看到它的真容。

一．光刻机是什么

光刻机（MaskAligner)又名：掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系统等。常用的光刻机是掩膜对准光刻，所以叫MaskAlignmentSystem.

一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀等工序。

Photolithography（光刻）意思是用光来制作一个图形（工艺）；

在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移光刻胶上的过程将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。

二．光刻机的工作原理

利用模版去除晶圆表面的保护膜。

将晶圆浸泡在腐化剂中，失去保护膜的部分被腐蚀掉后形成电路。

用纯水洗净残留在晶圆表面的杂质。

其中曝光机就是利用紫外线通过模版去除晶圆表面的保护膜的设备。

一片晶圆可以制作数十个集成电路，根据模版曝光机分为两种：

模版和晶圆大小一样，模版不动。

模版和集成电路大小一样，模版随曝光机聚焦部分移动。

其中模版随曝光机移动的方式，模版相对曝光机中心位置不变，始终利用聚焦镜头中心部分能得到更高的精度。成为的主流。

三．光刻机的对准系统

制造高精度的对准系统需要具有近乎完美的精密机械工艺，这也是国产光刻机望尘莫及的技术难点之一，许多美国德国品牌光刻机具有特殊专利的机械工艺设计。例如MycroNQ光刻机采用的全气动轴承设计专利技术，有效避免轴承机械摩擦所带来的工艺误差。

对准系统另外一个技术难题就是对准显微镜。为了增强显微镜的视场，许多高端的光刻机，采用了LED照明。

对准系统共有两套，具备调焦功能。主要就是由双目双视场对准显微镜主体、目镜和物镜各1对（光刻机通常会提供不同放大倍率的目镜和物镜供用户组合使用）。

四．曝光方式

a.接触式曝光（ContactPrinting）：掩膜板直接与光刻胶层接触。曝光出来的图形与掩膜板上的图形分辨率相当，设备简单。接触式，根据施加力量的方式不同又分为：软接触，硬接触和真空接触。

1.软接触就是把基片通过托盘吸附住（类似于匀胶机的基片放置方式），掩膜盖在基片上面；

2.硬接触是将基片通过一个气压（氮气），往上顶，使之与掩膜接触；

3.真空接触是在掩膜和基片中间抽气，使之更加好的贴合（想一想把被子抽真空放置的方式）

软硬真空接触的越紧密，分辨率越高，当然接触的越紧密，掩膜和材料的损伤就越大。

缺点：光刻胶污染掩膜板；掩膜板的磨损，容易损坏,寿命很低（只能使用5～25次）；容易累积缺陷；上个世纪七十年代的工业水准，已经逐渐被接近式曝光方式所淘汰了，国产光刻机均为接触式曝光，国产光刻机的开发机构无法提供工艺要求更高的非接触式曝光的产品化。

b.接近式曝光（ProximityPrinting）:掩膜板与光刻胶基底层保留一个微小的缝隙（Gap），Gap大约为0～μm。可以有效避免与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤，使掩膜和光刻胶基底能耐久使用；掩模寿命长（可提高10倍以上），图形缺陷少。接近式在现代光刻工艺中应用最为广泛。

c.投影式曝光（ProjectionPrinting）:在掩膜板与光刻胶之间使用光学系统聚集光实现曝光。一般掩膜板的尺寸会以需要转移图形的4倍制作。优点：提高了分辨率；掩膜板的制作更加容易；掩膜板上的缺陷影响减小。

五．我国光刻机现状

随着信息社会的迅速发展，手机、电脑、电视等各种电子设备越来越“迷你”，从之前的“大哥大”到现在仅仅几个硬币厚的时尚手机，从老式的矮胖电视到如今轻薄的液晶电视，都不离开集成电路的发展，也就是我们平时所说的“芯片”。自从年世界上第一块集成电路问世以来，它的体积越来越小，性能却越来越强大。

2年，为实现“用中国人的光刻机造中国芯”的梦想，贺荣明带着几位满怀梦想的“战友”来到张江，承担起制造振兴国家民族的微电子装备产业，开始了艰难的光刻机研发之路。

然而，由于国内的相关行业处于一片空白，无论是专业人员还是配套的零件供应链，都让贺荣明无从下手。在这样的情况下，贺荣明深知，“唯一的出路就是走创新之路。”

为了使研制过程能始终处于良好的受控状态，贺荣明一方面努力学习并借鉴世界上大型复杂工程项目的管理案例，始终不渝地坚持推进用系统工程管理思想和方法来组织推进光刻

机项目实施，坚持用产品化、工程化思想来进行产品研发。另一方面，他将创新视为企业的生命和永恒的“发动机”，结合研发项目开展创新实践，有效运用创新方法体系解决了多项实际问题。

如今，通过十七年的“卧薪尝胆”，SMEE已经完全掌握了先进封装光刻机、高亮度LED光刻机等高端智能制造领域的先进技术。

小结：

由于芯片设计行业属于轻资产行业，门槛较低，因此中国芯片设计企业有望最先突破。据公开资料整理数据显示，自年后中国IC设计企业大增，数量为家；年，中国集成电路设计企业数量为家，和年的家相比，增加了82家。

随着国内芯片企业数量不断增加，半导体领域的专利诉讼事件频频爆发，从汇顶科技到上海思立微再到科创版企业晶丰明源均陷入专利纠纷中。很多行业人士表示，半导体行业已经进入以知识产权为主要竞争手段的发展阶段。因此，企业想长足发展，知识产权至关重要。

从产业格局来看，国内半导体产业发展空间巨大，但中高端自给率不高，全球企业中更是少见中国企业身影。由此可见，芯片国产化并不是一朝一夕便可实现。