一文了解为什么需要光刻 光刻为什么重要

最近看了挺多光刻技术的文章,大部分都是讲光刻技术的,掩膜、涂胶、曝光等专业词汇扎堆,基本上都是从专业角度讲述光刻技术,如果不是从事半导体行业或者相关行业,难以理解光刻到底是怎么一回事 。

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光刻技术
晶体管
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要了解光刻到底是什么,必须从晶体管说起 。晶体管是组成芯片的最基本单元,这是个什么东西呢?我们知道,任何与计算机挂钩的课程,必须从二进制转换开始学习,因为计算机能识别的只有0和1 。0和1在电子器件上面的表现,其实就是开关的状态,也就是说0是关,1是开,开关状态又是通过电流的有无来实现的,有电流就是1,没电流就是0 。
举个很简单的例子,家里电灯的开关打开就是1,关闭就是0,这个开关就是一个最最简单的芯片 。再举个双控开关的例子,家里的电灯在床头有一个开关,在门口又有一个开关,通过床头的开关或者门口的开关都能控制电灯,这就是一个更复杂的芯片了 。
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【一文了解为什么需要光刻 光刻为什么重要】什么是晶体管?晶体管其实就是个开关,只不过它更小,并且能够集成到芯片上 。简单说一下晶体管的原理,晶体管的开关不是通过机械控制的,而是电压 。举个例子,电压小于3V的时候,通过晶体管的电流很小,那就相当于关闭的状态,也就是0,当电压大于3V的时候,电流突然增高,那就相当于开启状态,也就是1 。很多个晶体管通过复杂的组合,就能实现更加复杂的功能,从而拥有更强大的控制能力 。
光刻接下来简单讲讲为什么需要光刻 。在晶体管刚发明出来的时候,晶体管的集成度不大,图片是第一个晶体管的照片,可以想象这个东西可以完全手动制造(当时肯定是双手加上一个非常强大的大脑做出来的),随着晶体管与芯片的发展,芯片的集成度越来越高,现在的芯片制程已经到了4nm,甚至1nm,对于这么小的晶体管结构,显然已经不能仅靠双手或者一些机械设备将晶体管制在一颗小小的芯片上了,由于光的波长在纳米级别,要实现纳米级别的晶体管集成,就需要用到精准的光刻技术,利用光、掩膜、光刻胶等相互配合,将晶体管集成到芯片上 。
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世界上第一个晶体管
光刻是如何一步步将晶体管集成到芯片上的呢?请见下回分解 。