近期，清華大學提出的SSMB-EUV光源技術引起了公眾的極大興趣。一種說法是，中國可以建造加速器來產生EUV光源，不同頻率的光源可以用於28nm、14nm、7nm、5nm等各種晶片製程。不再依賴ASML的EUV光刻機，而是利用“光源工廠”，以意想不到的創新思維打破美國的封鎖。這個概念“很容易理解”，感覺先進的國產光刻機還有希望。

大眾對複雜同步輻射光源SSMB-EUV的興趣，根本上是希望打破美國的技術封鎖，將清華的研究成果產業化，從而幫助生產高性能的國產晶片。

本文主要從工業工程的角度來介紹晶片製造和光刻的一些相關技術細節。它還解釋了 SSMB、EUV 和同步輻射背後的科學原理。在了解了足夠的工程技術細節和科學原理後，我們才能正確評價「光源工廠」這樣有趣的概念。

本文要點：

1.SSMB-EUV光刻機有技術背景。我國已經進行了實際的研發投入，確實是未來光刻機的發展方向。

2.分析採用DUV和EUV光刻機製造晶片的工藝，工業生產中對光刻機性能的要求超乎常人的想像。

3.SSMB-EUV光刻機需要克服哪些技術困難？我們不應該認為找到一個好的方向就能輕鬆突破光刻機技術。

一、晶片製造業知識 

為了製造某種類型的電晶體，我們引入摻雜少量三價硼和五價磷的四價矽來創建PN結，然後添加金屬氧化物作為控制閘極。透過在晶圓上密集排列大量電晶體並按照特定設計將它們連接起來，我們就可以製造出晶片。晶片製造中最關鍵的步驟是晶圓加工，該步驟在 FAB 工廠進行。在一塊高純度的矽片上，一顆一顆地生產出相同的裸晶片（晶片）。在此之前，需要製造矽片，然後進行晶片切割、封裝、測試和引腳組裝。這些過程的難度相對較低。

首先，重要的是要了解工業應用中的晶片生產規模很大，以保持低成本。例如，最近流行的智慧型手機晶片預計產量為10萬顆。由於需求增加，這一數量已上升至15-17萬台，並進一步增加至20萬台。

如何在較短的時間內製造出數千萬顆晶片？關鍵在於能夠在單一晶圓上生產大量相同的晶片。以12英寸晶圓（指英寸，也有8英寸、6英寸之分）為例，其直徑約為300毫米，面積為70,659平方毫米。先進的晶片可以達到每平方毫米 100 億個電晶體的驚人電晶體密度。單一晶片包含數十億個晶體管，並執行 5G 基帶和移動 SOC 等複雜功能。假設晶片面積為140平方毫米，那麼一塊晶圓可容納大約500個晶片。

「良率」的概念在晶片製造中至關重要。簡單來說，如果這500個晶片中，有400個在FAB工廠加工後發現功能正常且合格，那麼良率就是80%。雖然先進晶片製造的良率有時不是很高，但也不會太低，否則在商業上不切實際。假設保守估計為 50%，一塊晶圓仍應具有 200 多個功能晶片。

FAB工廠的產能一般以每月能處理多少萬片晶圓來衡量，從10,000萬到100,000萬片不等。如果產能為每月10,000萬片晶圓，每片晶圓200個功能晶片，則意味著每月將生產2萬顆晶片，一年的晶片數量將超過20萬顆。

未完待續...