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中国目前光刻机处于怎样的水平?
如果荷兰AMSL的光刻机是一流标准,日本的东芝是二流水平,则中国的光刻机应当在世界三流向二流过渡的水平。因为目前已透露的信息显示14nm芯片制造需要的光刻机已在试制中,28nm的光刻机已制造完成………正在调整完善中。
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先来介绍什么是光刻机。光刻机(Mask Aligner) 又名:掩模对准曝光机。在生产芯片过程中,由于集成电路很细,就比如麒麟980芯片是7nm工艺的,就代表该芯片中电路宽度为7nm,并且电路数量动辄几亿甚至几十亿条,显然不能用机械雕刻,这就需要用“光”来雕刻电路,这就是光刻机的用途。
为了达到目的,科学家在金属上覆盖上一层光刻胶,然后利用光刻机去照射,那些被光线照射到的光刻胶就消失了,然后再用化学物质腐蚀,那么电路的形状就出来了。可见,光刻机在芯片、电路板的生产过程中多么重要。
正是因为光刻机的精度高、技术要求高,光刻机的价格一直居高不下,动辄几千万美元。更可气的是最先进的光刻机美国不卖给中国,这也是为什么国内芯片达不到高精度,连生产工具都掌握在别的国家手里,生产出的芯片还能比得过别的国家吗?
非常遗憾的是,现在国内的光刻机还处于起步阶段,水平落后世界很多。目前国内能够量产的光刻机只能够光刻90nm的大规模集成电路,跟最先进7nm的设备差距可以说是极大的。
就在上周四新华社发文称,国家重大科研装备研制项目——“超分辨光刻装备研制”在成都成功通过专家组验收。报道称该设备是世界上首台用紫外光源实现了22纳米分辨率的光刻机。笔者也有幸去了中科院光电所旁听此次验收会,写了报道,还算熟悉,无法苟同一些漫无边际的瞎扯。
中科院研发的这台光刻机并不能用来CPU,只能用在一些技术要求较低的场景。在验收会上有记者问:该光刻设备能不能打破国外芯片的垄断?光电所专家回答说,光刻机用于芯片需要还攻克大量技术难题,目前距离还很遥远。
从目前来看,中国是有能力研发光刻机的,也成功量产了许多。但是要和最先进的光刻机比,国内还相差甚远。不过我们也不需要为之担忧,在这方面中国本来起步就晚,现在比不过欧美国家也是正常的。都是相信在不久的将来,光刻机这一难题终将被攻克!
我国的光刻机技术仍然处于低端水平,上海微电子的光刻机代表我国光刻机的最高水平,制程工艺为90nm,而ASML的光刻机已经进入5nm的制程工艺,我国的高端光刻机全部依靠进口。下文具体说一说。
光刻机的“技术壁垒”
光刻机的技术门槛极高,可以说是集人类智慧大成的产物。
ASML的光刻机超过90%的零件向外采购,整个设备采用了全世界上最先进的技术,是多个国家共同努力的结果,比如德国的光学设备和精密机械,美国的计量设备和光源设备。一台7nm EUV光刻机包含了5万多个零件,13个系统,需要把误差分散到这个13个子系统中,所以每个配件必须得非常精准。
最关键的是生产光刻机所需的关键零件,对我国是禁运的,所以制约了我国光刻机技术的发展。
ASML的光刻机
目前,全球光刻机领域的龙头老大是荷兰的ASML,占领了80%的市场,日本的尼康和佳能已经被ASML完全击败。最先进的EUV光刻机,只有ASML能够生产。大家所使用的的手机的处理器、电脑的CPU,大部分是ASML的光刻机制造出来的。
ASML的7nm EUV光刻机已经非常成熟,华为的麒麟980处理器、苹果的A12处理器、高通的骁龙855处理器均是有台积电代工使用ASML的7nm 光刻机生产的。据说,ASML已经开始生产5nm制程的光刻机。
我国的光刻机
我国光刻机领域的龙头企业是上海微电子装备有限公司(SMEE),可以稳定生产90nm制程工艺的光刻机,并且占领了国内80%的光刻机市场,上海微电子正在研制65nm制程的光刻机。
根据我国重大专项计划提出,在2020年实现22nm制程的光刻机。
总之,相比德国、日本、美国我国的芯片制造以及超精密的机械制造方面有一定的差距,同时国外对我国的“技术封锁”,关键零件“禁运”相比ASML最新的EUV 7nm光刻机,我国的光刻机仍然有很大的差距。
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