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造原子弹和光刻机哪个更难?为什么荷兰有人说图纸给我们也造不出来?

十万个为什么 空空 2024-3-23 22:56:22 2次浏览

关于问题造原子弹和光刻机哪个更难?为什么荷兰有人说图纸给我们也造不出来?一共有 2 位热心网友为你解答:

【1】、来自网友【科技铭程】的最佳回答:

不吹牛的说,市面上存在的东西就没有我们造不出来的,荷兰人这句话说得有点过了,而且荷兰人已经被打脸了。

白手起家制造原子弹

很多人认为制造光刻机比制造原子弹要难得多,导致越来越多的人认为原子弹很容易制造的假象,其实绝非如此,中国第一颗原子弹耗费了大量的人力、物力、财力。

1955 年,新中国成立几年时间,科技实力和经济水平十分的薄弱,但是没有阻挡住中国人制造原子弹的决心。

中国的原子弹工程又称“596 计划”,因为在 1959 年 6 月苏联单方面撕毁中苏国防新技术的协定,并撤走了专家,带走了设备和图纸,为了纪念这个艰苦的岁月,命名为“596 计划”。

原子弹是一个庞大的系统工程,包括科研、设计、制造、生产、试验等许多环节,参与的人数也达到了 30 万,除了钱学森、邓稼先等科学家外,还有数万名技术工作者、工程师、民兵、工人和后勤人员等。

制造原子弹最为关键的就是原材料—铀

铀是原材料必须的材料,技术和原料都是高度机密,而且铀十分昂贵,当时 1 公斤铀价值 1500 万美元。而当时中国 GDP 仅为 900 亿人民币。

第一步就是出动地质队,全国各地、深山老林中寻找铀矿,经过不懈的努力,最后终于在华中地区探测到了铀矿。

随后由工程师、技术人员、工人等组成的 0 万人的庞大队伍,开始开采铀矿,按照一枚原子弹需要 15 公斤铀计算,就要开采出 3000 吨高品质铀矿。

10 万人用了 10 年的时间,终于制造出了 2 块铀坯。

铀坯制造出后,还需要加工,以当时的设备和技术,制造工艺绝不亚于现在生产芯片的难度。

加工过程由 3 人操作:

第一人主刀:每车一刀,厚度仅有头发丝的十分之一。

第二人为监护:提醒主刀操作,同时及时拾起他车下的铀屑,防止其积聚在切削盘内,引起裂变链式反应。

第三人负责测量,主刀每车三刀,他就要测量一次,看看还差多少,还要车多少刀。

当时的领导说了一句话,让所有人都紧张起来了,他说:同志们,铀-235 铸件只有两套,一个都不能有任何的损坏。这是我们的命根子,比我们的生命还重要。

主刀叫原公浦,他以精湛的技术,完成了使命,被称为“原三刀”。

车工完毕后,还有很多的工作要做。

10 个核效应大队(科研、总后、海、陆、空、装甲、防化、铁道、工程、炮)需要在试验现场布置好楼房、车站、汽车、火车、飞机、坦克等各种效应物。

而爆炸后,还需要进行测试,需要有一批“敢死队”进入蘑菇云进行采样。

就是在极端艰苦的条件下,在百废待兴的时刻,几十万人用智慧、奉献、甚至鲜血制造出了新中国第一颗原子弹。

单从技术和精确度来看光刻机似乎比原子弹更难制造

光刻机又名曝光机,是生产大规模集成电路的关键设备,将电路结构临时”复制”到涂有光刻胶硅片上的过程,制造和维护需要高度的光学和精密制造技术。高端光刻机被称为“现代光学工业之花”,制造难度很大,全世界只有少数几家公司能制造。

目前世界上最先进的光刻机是荷兰 ASML 生产的 EUV 光刻机,这台光刻机可以生产出最先进的 5nm 制程芯片。

这台光刻机仅零部件就超过了十万个,螺栓数量超过 4 万个,3000 多条线路,内部软管加起来,就有两公里长,设备重量达到了 180 吨,如此庞大精密的设备安装调试就需要几个月。

设备最精密的部件就是:镜头和光源

镜头:采用了德国蔡司镜头

蔡司是德国著名的光学仪器厂商,蔡司镜头历史悠久,品质优良,成为了行业中“高贵”的代名词,公司对镜头质量要求非常高。

一个镜片,如果工艺不同人打磨,光洁度相差十倍。因此,很多人在一个岗位上一干就是几十年,拥有几十年的技术和经验。

EUV 光刻机采用的镜头要求:制作一个地球面积大小的镜头,误差在一根头发大小。

光源:采用了美国 Cymer 公司极紫外光

极紫外光是一种波长极短的光(仅为 13nm),它是通过激光在特殊技术下产生的等离子源。

这种光源工作在真空环境下,产生紫外波长,然后由光学聚焦形成光束,光束经由用于扫描图形的反射掩膜版反射,由于极紫外光的固有特性,产生极紫外光的方式十分低效,能源转换效率只有 0.02% 左右。

除了镜头和光源外,工作环境也很重要

精密工作台,工作台要求:绝对稳定的工作环境,芯片的曝光必须在真空中,并且采取恒温技术,工作室的空气要比外界干净 1 万倍,工作台高速运动期间,系统不能振动。而光刻机要多的事情,就好比在真空、恒温、无尘、高速运动的环境中,在一粒米上雕刻清明上河图,机械动作误差为皮秒(百万分之一秒),这些基本都是挑战人类极限的工作。

这就是世界上最先进的光刻机—荷兰 ASML 公司的 EUV 光刻机,价格约为 1.6 亿欧元每台,折合人民币约 12.5 亿元,关键是有钱还不一定能够买到。

我国已经拥有光刻机,而且经济实力和技术实力大幅提高,造什么都不难,只要有决心。

1955 年开始研究原子弹,当时国家 GDP 约为 900 亿元,中国人口总数约为 6 亿,平均受教育程度不足 3 年。

今天,我国 GDP 突破了 100 万亿,人口达到了 14 亿,平均受教育程度突破了 10 年。

北斗导航全面组网成功,天问一号登上火星,5G、高铁、量子计算、大飞机等纷纷问世,部分技术达到了世界领先。

1978 年,是我国博士培养的起点,那一年仅仅招收了 18 名博士生,到了 2017 年已经累计招收博士生约 115 万人,现在,中国 14 亿多人口,博士占人口的比重为万分之 5.7。

1955 年,中国汽车保有量 10.15 万辆,大部分家庭没有汽车,很多地方的农村连一辆都没有。

2020 年全国机动车保有量达 3.72 亿辆,其中汽车 2.81 亿辆;机动车驾驶人达 4.56 亿人,其中汽车驾驶人达 4.18 亿人。无论是城市还是农村,汽车已经不在稀奇,甚至很多地方,一个家庭没有汽车才算是稀奇的事情。

可以说无论从经济实力,科技发展、受教育程度都发生了巨大的变化,以目前的实力制造光刻机是完全可以实现的,只是时间的问题,那么我国的光刻机究竟有没有呢?

1、我们有国产光刻机吗?

答案是有,生产企业是上海微电子。

2、国产光刻机现在能做到什么程度?

我们在上海微电子官网可以看到,2018 年 3 月,上海微电子的 90nm 光刻机项目通过正式验收。也就是说,我们的国产光刻机目前可以做到 90 纳米工艺。

3、国产 28 纳米光刻机是什么情况?

知名媒体 DIGITIMES 曾报道,上海微电子有望在 2021 年四季度交付第二代深紫外光(DUV)光刻机,该设备可实现 28 纳米工艺。

所以,基本上可以做实,上海微电子的确在做可以实现 28 纳米制程的国产 DUV 光刻机。只是是否通过验收,到底何时能交付,目前未知。

荷兰有人说图纸给我们也造不出光刻机来,这句话已经被否定了。

我国光刻机在精确度上与 ASML 的 EUV 光刻机仍有差距

我国的光刻机即将进入 28nm,28nm 能够达到什么水平呢?

严格意义来说,28nm 真的算不上高水平,它的前面还有 14nm、7nm、5nm、3nm。

但是 28nm 成熟工艺,可以生产日常生活中电子设备芯片,如:汽车、冰箱、空调、电梯等,而且 28nm 能够生产军用芯片,这些不需要太高的制造工艺,需要的是足够高的稳定性。

28nm 芯片,如果用在手机上,那就差强人意了,甚至是无法使用,因为手机空间有限,需要散热、大容量电池等,那就对芯片尺寸有了很高的要求,也就需要更高的工艺水平,例如 5nm、3nm 制造工艺。

不同工艺生产出不同性能的芯片,我们以麒麟芯片为例来看一看:

  • 麒麟 950,16nm 工艺制程,30 亿个晶体管,4×2.3GHz A72+4×1.8GHz A53 的架构;
  • 麒麟 990,7nm 工艺制程,103 亿个晶体管,包括一个 3.13GHz A77 大核心、三个 2.54GHz A77 中核心、四个 2.04GHz A55 小核心。
  • 麒麟 9000,5nm 工艺制程,153 亿个晶体管,包括一个 3.13GHz A77 大核心、三个 2.54GHz A77 中核心、四个 2.04GHz A55 小核心。

可以看出,随着工艺制程不断的升级,芯片的晶体管数量也在快速地增加,性能也不断的变强。

16nm 工艺制程的芯片晶体管数量仅为 5nm 工艺的 1/5,那么 28nm 与 5nm 的差距只会更大。

我国的光刻机需要多久能够达到世界先进水平呢?

以过去的经验来看,我国制造出世界领先的光刻机至少需要 20 至 30 年的时间,加上美国对技术和零部件的封锁,需要花费的时间会更长。

但是现在的时代是在飞速的发展,我们同样也要用发展的眼光去看待一件事,今天的中国无论是经济还是科技都已经上了几个台阶。

1955 年,百废待兴,经济和科技十分落后,中国人咬着牙,硬是造出了原子弹,陈毅元帅的话说:“中国人就是没有裤子穿,也要造出原子弹”。1964 年 10 月 16 日,中国第一颗原子弹在罗布泊爆炸成功。彻底打脸了苏联领导人赫鲁晓夫(赫鲁晓夫曾大言不惭地说中国离开苏联不可能研制成功原子弹)

然而,更为震惊的是不到 3 年时间,中国第一颗氢弹空爆试验成功,从第一颗原子弹到第一颗氢弹,白手起家的中国人只用了两年零八个月的时间,再次创造了奇迹。

1970 年 4 月 24 日 21 时中国第一颗人造卫星”东方红一号”发射成功,由此开创了中国航天史的新纪元,使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家,又一次创造了奇迹,足见中国人可以创造更多的奇迹。

这就是著名的“两弹一星”工程,也由此产生了“两弹一星”精神,在这种精神下,我们将无往不利,攻坚克难。定能够攻破高端光刻机。

事实上,在该领域我们也在不断地突破:

2018 年 8 月份,清华大学的研究团队研发出了双工作台光刻机,我国成为全球第二个具备开发双工作台光刻机的国家。

无独有偶,2018 年 11 月,中国科学院光电技术研究所承担的“超分辨光刻装备研制”通过验收,该装备采用 365nm 波长的紫外光单次成像,实现了 22 纳米的分辨率,结合双重曝光技术后,未来还有可能用于制造 10nm 级别的芯片。

紧接着,在 2019 年 4 月,武汉光电国家技术研究中心甘棕松团队突破了光束衍射极限,采用远场光学的办法,成功刻出 9nm 线宽的线段,实现了从超分辨成像到超衍射极限光刻制造的重大创新,这个技术让我国打破了三维纳米制造的国外技术垄断。

近几年突飞猛进的科技水平,创造了无数的奇迹,相信在光刻机领域我们同样能够创造出奇迹。

根据研究机构 IC Insights 发布的《2020-2024 年全球晶圆产能》报告,预计到 2024 年,半导体制程格局将出现 10nm 以下,10-20nm,20nm 以上工艺三分天下的格局,各自市场占有率约为 1/3。

28nm 以上的成熟工艺在未来四年的市场份额没有明显变化,仍然有很大的市场,在这四年内,我们的光刻机水平也定能够再上一个台阶。

问答总结

如果在 1955 年时候,制造一枚原子弹和制造 5nm 工艺光刻机哪个更难?毫无疑问是光刻机。

而时至今日,我国的科技和经济实力已经大大提升,在此基础上制造 5nm 工艺光刻机会比制造原子弹简单。

荷兰有人说图纸给我们也造不出光刻机来,这句话已经打脸了,因为我们已经拥有了光刻机,制造商为上海微电子,而且是纯国产,这一点上比 ASML 还要牛,因为它生产的光刻机是集合多国精尖技术于一身打造的,如果受到限制,也只能停产。

总之,我国已经拥有光刻机,而且在未来几年还会拥有更为先进的光刻机。

我是科技铭程,以上是我的回答,希望可以帮到您,如有不妥之处,敬请批评指正!

【2】、来自网友【梁老师说历史】的最佳回答:

这个问题老梁来回答。

毫无疑问是原子弹。

估计这个答案一出来,有些小伙伴就要问了:“咱家原子弹都能整出来,氢弹那也是分分钟钟的事,那为嘛一台光刻机就整不出来呢?”

瞧您说的,这俩物件压根就没法比,原子弹那属于创新,以前没有,噗的一下,现在有了,是一个从无到有的过程。

您说难不难,这个世界上敲门砖是最难的。这也是为嘛全世界能整原子弹的国家也就那几个。

那么光刻机这玩意,他是个老物件,是在原有的基础上一步步的积累得到的,也就是说只要你有这东西,加上足够的时间,耗也能耗出来他。

咱家就有光刻机,只不过咱的技术只能攻克到 28nm,供应个军队啦,基础建设啦,这一点问题都没有。但咱想整个 7nm 的,这就有点难度了,技术积累压根就没有到哪一步。

给咱点时间,咋也能耗出来,只不过现在要用这玩意,显的这东西就金贵了。

按照荷兰人的说法,他给咱图纸咱也弄不出来,这显然是一种不要脸的夸大行为,他但凡敢拿出来,咱还就不信了,提前整出来那也是很有可能的。

但也从他这句话当中,咱也能明白,这 7nm 的光刻机,技术肯定会占一块原因,但更大的原因不在技术上。

这就和当年苏联想要整出一台航空发动机,但卡在材料上一样,没法子啦?

那会西方和苏联的关系还没那么僵硬,还能够交流,于是苏联人就跑道英国的地盘购买人家的发动机,当然购买可不是关键。

关键是,还去人家的厂子里头参观,参观就算了,还专门穿一双软底鞋,目的就是踩点碎屑啥的整回去瞅瞅,那参观的队伍里头还有更加过分的,悄么兮的揣了人家一片零件给装口袋了。

回去没多久,材料这关苏联人就跨过去了。

这道理其实是一样的。

当然咱也不能想的那么简单,毕竟要是简单的话,咱早就整出来了,俺只是把这中间的道理给大家伙整明白了。

咱缺少的是时间,一层一层的积累这东西,不论是技术,还是材料,咱底蕴还不够,谁让咱下手晚了呢?

就拿咱辽宁舰来说,航母这东西,咱家以前就没有,但为嘛咱把辽宁舰拉回来,顺顺利利的把东西塞进去就能开到大海上遛弯了?

那是因为,咱最开始的时候,目标就是让海军拥有航母,虽然没有航母,可咱一直在进行技术积累,这底蕴就够了,足够咱把辽宁舰给撑起来。

辽宁舰一出来,跟着有咱自己想法的 002 航母就出来,但 002 还是有辽宁舰的影子,可 003 这完全脱离了辽宁舰的影子,咱想咋弄就咋弄。

这就是技术积累的好处。

您就说吧,前前后后三艘航母,建造的快不快?

咋说呢?荷兰人是挺高兴,一台光刻机能卖一个亿还多的美元,但您要记住了,再好的东西,他生产出来的东西,还得有人用才成。

7nm 光刻机整出来的东西是好,但咱被卡了脖子,造出来的东西有足够的人来支撑市场吗?答案是没有!你光靠一个苹果能整出去多少东西?

那么结果呢?市场会决定 7nm 是否会生存下去的关键,当然这将是一场延时赛,看谁先喊疼了。

他们最好期望,他们喊疼的时候,咱的 7nm 光刻机还没出来,或者替代东西没有出来。

说道这里估计有人要说了:“你快拉倒吧!人家造光刻机的阿斯麦,压根就是一个组装厂,他是把全世界最最最顶尖的技术整合到一块,装出来的东西,你要整个光刻机出来,你就的拿出最最最最好的技术和人家比,把他们比下去了,你就有可能造出来。人家那是几百年的经验积累!吓到了吧?”

哎!这听的好像很有道理似的。

要俺说,你也别和俺提啥,误差不大于 2nm,要在 5nm 的片子上移动啥的,还有啥软件系统也要纳米级别的。

你要知道,当年咱造原子弹的时候,除了一堆人,和人手一把铁锹,就剩下一片荒芜的戈壁滩,啥都没有。

结果呢?原子弹出来,氢弹出来,而且氢弹这哥们咱是全世界唯一一家可以存储的,其他国家包括美国压根就不会。

从无到有咱都不怕,还怕这个?咱以前拿出一百项东西,全是垫底的存在,现在呢?咱拿出一百项,至少有一半是领先的,再压缩一点四层是领先的,你不否认吧?

这才多少年?你别和俺提啥几百年的积累,这个世界上聪明这东西,咱积累了上下五千年,他们那个国家有这积累。

中国人只要吃饱了饭,还有咱干不了的?

别忘了,之前还有人天天叫嚣什么圆珠笔的小铁球,咱不会造,结果咱整了一锅这玩意,直接就导致了一家造小铁球的厂子倒闭了,因为就这一锅,可以让全世界撑好几年的了,哎!这事弄的,似乎挺尴尬的。

好了,今天就写到这里,喜欢的朋友加个关注,顺手点个赞呦!

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