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第418章 初代光刻机突破（第2页）

当其冲的就是高纯度晶圆制造。

这个过程包括拉晶、晶圆切片、晶圆研磨、侵蚀、硅片抛光、清洗以及晶片外延加工，涉及高纯度的材料和严格的温度控制，以确保晶圆的质量和纯度。而掩膜制作就是通过光刻技术，利用紫外光对感光材料进行曝光，然后通过化学腐蚀或沉积的方式在芯片表面形成所需的电路图案，这一步骤是确保芯片设计的准确性和可靠性的关键，在芯片制造过程中，这一关就是最核心的所谓光刻环节。

这个制造过程中间涉及沉积、腐蚀、清洗等多个工艺步骤技术难度都不小，特别是离子注入，这个步骤是改变硅片的导电性质，形成晶体管等电子元件的关键步骤，这一过程需要精确控制各种化学物质的浓度和温度，以确保芯片的性能和稳定性。

涉及的工艺设计和实现是芯片制造过程中最难的步骤，没有之一。

而早期的生产设备没有那么完善，所以主世界6o年代的芯片生产，更多是要靠人工手搓！当初的手搓芯片并不是开玩笑，那些初代芯片工程师们，先在方格纸上，用彩色铅笔绘制好集成电路版图，再用精细的刀片，在光掩模母版（Ruby1ithmask）上，徒手把晶体管和电路连接，一点点刻出来，最后把模板图形，用相机缩小5o-1oo倍，才能获得一张用来做光刻的光掩模，而和这种手工掩膜相匹配的原始光刻机，就是接触式光刻机，所以第一代光刻机只是一个人工手搓芯片的辅助工具。

更多的是靠工程师的技术水平。

这种接触式光刻机只会简单粗暴地把光掩膜盖在硅片上，掩膜与光刻胶涂层直接接触，再打光照射，完成曝光，然而这种光照方式的失败率和成本都很高，因为胶体本身及其黏附的浮尘微粒，不仅影响光刻效果，还会对光掩膜造成污染和破环，并且伤害效果会随着光刻次数累积，这不仅使每次光刻的良率低下，往往刻1o枚芯片，只有1枚能用，同时也严重损耗光掩膜的寿命，导致一张掩膜，最多只能用个十几次，这样一来，制造芯片的成本非常高。

早期芯片低质高价就是这样出现的。

不过这种方式在最初是解决了有无的问题，有了这样的技术，才能把功能更加强大的芯片制作出来。

要解决这个问题理论上也不难，直观来说，把光掩膜抬起来一点，不让它与光刻胶接触就行。

早期工程师们也是这么想的。于是他们在接触式光刻机的基础上，加了一个水平和垂直方向上可移动的平台，以及一个用来测量光掩膜和硅片间距与套刻（over1ay）的显微镜，让光刻时两者尽量靠近，但又不直接接触，这就是渐进式光刻机。它避免了光刻胶玷污光掩膜，但却带来一个新的问题：那就是由于光的衍射效应，光刻机的精度下降了。

宏观上我们认为，光是沿直线传播的，但微观上并不是这样，光具有波动性，在通过小孔窄缝或遇到细微障碍物时，会产生衍射，或者叫绕射，偏离原本的直线传播，照到不应该照到的地方，光源波长，相比窄缝越大，衍射现象越严重，这就像你举着刀，想在硅片上劈一条1oo纳米宽的口子，结果现刀刃就有4oo纳米宽，只能用来劈瓜。

在渐进式光刻中，光刻精度除了受限于波长之外，还取决于光掩膜到硅片之间的距离，间距越大，硅片上的投影与掩膜上图形的误差就越大。把光掩膜举起来，光刻精度就不够；把光掩膜放下去，光刻成本又太高，这个徘徊于接触和渐进式光刻机的时期，就是半导体史上的遮蔽式光刻年代。而这两种古早的光刻机，统称为maska1igner，它们所使用的1：1光掩膜，就是一个遮光板，光刻机只用把光影照在硅片上，构造简单，不需要任何复杂的光学系统。

接触式光刻机这种接触式光刻机，虽然说也可以用来生产出芯片，早期的sRam存储芯片，以及古早时期第一枚商用cpu，都是用这种设备来生产的，但在当时却没有什么人能买得起，原因就在于接触式光刻的生产良率太低，对光掩膜的损耗太大，导致芯片价格过于昂贵，只能用于科研和军工这种不计成本的场景。

显然，如果光刻技术只是这样，那芯片的普及就是一句空话，所以IT行业的科学家们没有停止脚步。

他们希望能做出一种精度高，又不用把光掩膜压在光刻胶上的光刻机。

这就是现代光刻技术真正的起点，到了这一步，光刻机正式从接触渐进式，踏入了投影式时代，实现了现代光刻机初号机的构造。

新的改变并不复杂，主世界新一代光刻机minet采用反射型的投影方式，利用两片同轴的球面反射镜，把光掩膜上的图形，经过三次反射，投射在硅片上，这种对称的光路设计，可以消除球面镜产生的大部分像差，让光刻图形达到理想的分辨率，

这样，通过最新型号投影式光刻机minet的诞生，让芯片生产的良率从接触式光刻的约1o%，一夜之间翻了7倍，飙到了7o%，这一次光刻技术的飞跃，导致了芯片价格的暴跌，主世界历史上曾经摩托罗拉有一款叫68oo微处理器，采用接触式光刻机来生产，每颗芯片的单价295美金；

而第二年8名工程师从摩托罗拉跑路到了mos科技，他们拿着68oo的设计电路图简单改吧改吧，直接用刚刚诞生的投影式光刻机做出的一款同68oo高度相似的mos65o2。生产出来同架构的芯片不但性能更强，而且价格一下子降低了很多，只卖白菜价25美金！

一下子把价格打下来了9o%以上，价格堪称打骨折！

技术的进步威力可见一斑。

这个过程，任重拿出来让电子技术研究中心的研工程师从头到尾都走一遍，同主世界不同的是，这一切都是有路径可行，所以极大缩减了整个工艺流程成熟的时间，将第一代光刻机更快拿出来。

至于封装和测试，这是芯片制造的最后一步，算是其中技术难度较低的一步，主要是要将芯片连接到外部引脚，并封装在保护性的外壳中，以便与其他电子设备连接和安装。

芯片测试由于比较复杂，所以单独变成了一个独立的阶段，这个阶段主要是对芯片进行功能、性能和可靠性等方面的全面检测，确保其符合设计要求。

在早期是同芯片生产交织在一起，后期则变成了一个独立的步骤，从而将芯片制造的专业性分工变得更细，效率更高。

但是在亮剑世界展芯片初期阶段自然不能分离出去，而是将封装测试的工艺设备进行研究完善后，专门成立封装车间和测试车间来做芯片制造的最后一个环节。

经过几年的展，这些步骤的工艺设计和设备终于配齐了。

而生产的第一款真正的cpu就是任重从主世界“拿来主义”的8o8o！