但实际上这个光刻机不是德国人做的，它的镜头和反光碗是德国人提供的。然后荷兰的ASML做出整个的光刻机。
目前在大生产上的浸没式光刻机是用镜头来做光刻的，一个30多片镜头的镜头组价值5000万美金以上。最新的深紫外光刻机已经不用镜头了，用的是反光碗，有十几个反光碗，把一个激光打出来打在金属液滴上，通过多次聚焦变成一个平行光，来做曝光的。
这个反光碗的加工精度，有人跟我讲，是相当于德国国土的面积，这么大面积要平整到正负一毫米，在这样的精度下才能做出那样准确的反光碗。
所以这是一个非常难的技术，我们做的呢，就是次于光刻机最难做的等离子刻蚀机，就是要精雕细刻，等离子刻蚀机的复杂度是这样，恐怕有上千个刻蚀的工艺过程要开发出来，刻不同的材料，不同的形状。有的是刻存储器件，有的刻逻辑器件的，有的是刻传感器的，所有的设计都不一样，每一个设计每一种具体刻蚀应用都有它的挑战性。刻蚀机要刻出三维四维，很复杂的形状，在工艺开发上是最复杂的。
一个目前世界最先进的生产线，一个月可以生产5万片到6万片12英寸的晶圆片，然后用金刚石锯切割成几百个小片，经过封装就造出芯片了。
现代的芯片生产线全部是自动化的，而且智能化的，在同一条生产线上可以跑上百种不同的产品，不同的设计，它都是完全可以智能识别的。
这里我顺便说一下，所谓德国工业4.0提出了量体裁衣的智能化生产，其实在集成电路产业，十几年前就已经实现了。最先进的芯片生产就是量体裁衣的，全部是智能控制的。
做半导体设备需要的这个学科兵种我列了一下，有50多个学科，都牵扯到才能把这样的一个精确的微观加工的设备做起来。
它的加工精度是这样。右边那个SEM呢就是我们用我们开发的刻蚀机钻的深孔，就像个钻床钻的孔一样。这个孔并不小就是50纳米，但是他的深宽比差不多40:1，下一代要做到60:1的时候，可以想象就像头发丝一样。如果你要是机械钻床，精钻宏观加工的孔，你钻过了20:1，钻头很容易做断，钻下去，卡出来断掉。我们现在刻蚀机可以钻这么深的孔，而且比它还要深。而且要求上面的直径，如果是50纳米的话，下面直径不能小于45纳米，不能小于它的1/10，如果小于就不合格。因为这个孔干什么用的呢，一个孔，就是计算机的一个记忆单元叫bit。
这里面做一个金属导管一样的，充了电就是一，放了电就是零，就是计算机的1010，它有一个读数器，去读哪个孔是一哪个孔是零，这样就编码了。
那我这个机器一年要钻多少孔？10的18次方。100万万亿个孔，每个孔都要钻到准确度是人头发丝大概1/5000到1万分之一。现在我们前沿做到7纳米什么概念？人的头发是平均是0.07毫米，你可以在网上查是0.06到0.09毫米，之间有的粗有的细，平均0.07毫米。所以7纳米的概念是人头发丝1万分之一，我们就等于在人头发丝1万分之一这样的基础上加工，它的加工精度和重复要做到10万分之一。
而且你要雕刻出100万万亿个孔，每个孔都要精确到头发丝的10万分之一。可以想象米粒刻字，你知道水平最高的工匠在一个米粒上面能刻多少字，我看过，最多是250多个，现在我可以在米粒那么大的面积，可以刻1亿个中文字，甚至可能会刻到10亿个中文字。如果你用超高的电子显微镜看，真的看到就是中文字，很漂亮的。
这是20年前芯片一种比较简单的结构，现在比较复杂了，但是就拿这个例子，你可以看到黄的那个都是铜，下面很多柱子，灰色是钨，下面有粉色的，下面还有灰色的，都是下面的结构。
我们先讲一下这个东西怎么做出来。这里一个桥，那里像城市街道，还有像高速公路，这些怎么做的？刚才我们说了，在硅底物上先铺一层薄膜，然后上面甩一层光组，光组是什么东西？是一种聚合物，见了光它就分解，然后光刻机就是曝光，上面就做一个圆孔的模板，然后用光刻机这个光线照过去，把它缩小到4:1到5:1，就这个孔可以缩小，然后在底物上曝光后那部分光敏的光刻胶就分解了。你洗掉了就出来一个圆洞。然后呢用我们的等离子刻蚀，是一种等离子体，它有化学活性，可以加不同的气体，不同的活性，不同的材料有选择性，这样刻下去以后，薄膜就出来一个圆洞，然后下一步用强力的除胶机把没有曝光的光刻胶也除掉，这样就等于在我铺的薄膜上出了一个洞，然后我上面放一个铜板，一次攻击一个铜板，把铜的原子轰击到表面层，很薄的一层，就几层原子。把这个硅片上都是铜膜的，放在电解槽里面，通上负电去镀铜，铜就堆积起来，多镀一点就满出来了，从那孔出来，就平了这一层。然后化学机械抛光，磨床一样磨掉，这里就出了一个铜柱。
如果你相邻的两个铜柱做好了，下一层怎么做呢？我再铺一层薄膜，上面我再重复这个过程，重复过程的时候呢，这就不是一个圆孔，是架在圆孔上的一个沟，下一层的光胶去掉就是一个沟槽，然后把这个沟槽再刻下去，刻到第二次铺上的材料里，然后再经过镀铜和磨光，上面出了一个铜的棒，就是一条线一样。它正好架在刚才你做的两个柱，这就是第二层做好了。你可以知道平均每一层大概15个步骤。那你要做60层，60×15，接近一千次。就是这个芯片，像手机里的芯片，都要经过一千次的加工。
所以基层线路要把很多很多步骤给它集成起来，是大家集合的努力。
今天要特别总结到一个问题上，不要强调个人的作用，现在我们的宣传老是突出个人的作用，是很不好的做法。其实这个事不是一个人能做出来的，是整个集体，而且是全世界所有的精英一起来努力，经过50年才把它做出来。
如果哪个国家想把它据为己有是不切实际的，也是做不到的。美国在这个芯片技术的开发上，确实起了领先的作用，但是后来30年来，这个技术和产业一直向亚洲移动，现在75%以上的芯片生产线都在亚洲，发明创造也好，生产规模也好，多数都在亚洲。
就是在美国建一条芯片生产线，也要大量购买其他国家的设备和材料，也不是一个国家可以独立搞起来的。
我们中国也不要关起门自己干，只靠独立自主，自力更生是不可能发展集成电路产业的。集成线路是一个全世界的集合的努力，是大家的财富。
我在应用材料公司做了14年，这个公司在美国硅谷有66个国家的精英通力合作，开发了一个又一个复杂的设备。
刚才说没有光刻机就没有等离子体刻蚀机的微观加工，那么肯定光刻是最重要的。
但是最近从14纳米以下的情况有新的变化。就是光刻机曝光的时候，出来的不是一个很直的深孔或深沟，而是变成弯弯曲曲的形状，是和光的波长有关系。
现在我们做的尺度和波长几乎是同样数量级的，光刻出来会是弯弯曲曲的，因为有个驻波效应，一个光波打到表面反射，如果在某种特定情况下，他互相衍射形成波纹，然后你刻出来的就不对，就不是这个直筒了，就没法用。
实际上，大量生产的光刻机，只能刻出40纳米的线条。最新的光刻机叫深紫外的光刻机，EUV，就是ASML开发了新的，现在没有完全大量生产，正在进入生产。
目前最好也做到20纳米。那我为什么说14纳米是怎么回事呢？其实靠等离子刻蚀机和薄膜的组合拳把它做出来，不是靠光刻做的。如果通过光刻机刻出一个40纳米的模板，然后按这个模板刻下去，刻出一个墙，你理解它是一个重剖面。
这个墙是氧化硅的材料，是40纳米，这是通过光刻翻版出来，然后呢我在上面铺一层氮化硅薄膜，铺的时间控制好，这个侧面的墙是20纳米，这样的话呢，第二次用等离子刻蚀机刻，有方向性地把上面的盖去掉，把底部去掉，就出来两个叫边墙。这边墙的厚度就是20纳米，这是刻的氮化物。刻氮化物需要用选择性的气体刻。
然后刻完以后第三次刻呢，我们换一些气体专门刻氧化物，把氧化物刻掉，这个墙就留下来了。所以一个40纳米的微观结构就翻成两个20纳米的结构了，这个叫二重模版。
还有进一步的四层模板技术，在20纳米的氮化物墙上，再铺一个10纳米的氧化物的膜，我第四次刻的时候把上头盖去掉，底去掉以后，就出了四个边墙。 然后再用不同的化学气体，把中间的核刻掉，就变成了四个10纳米的边墙。20纳米以下是这样做出来。这里就没有光刻的事，就是等离子与薄膜组合拳，把它翻版就越翻越小。
所以目前来讲呢，这个14纳米以后，你可以看到刻蚀机和薄膜的市场涨得非常快，因为本来是1:1:1的步骤，现在变成1:3:5了。一次光靠大概三次薄膜，要五次等离子刻蚀。所以等离子体刻蚀机的市场增长最快，接下来薄膜设备增长的也很快。
现在因为光阻越做越薄越小，它的准确度差了。所以在光刻胶的基础上，底下做成双层模板或者三层模板，那种比较复杂的叫模板的技术。这样的话呢，又增加了好多次的刻蚀，先要把模板刻好，才能刻下面的东西，所以等离子刻蚀机越来越多，等离子刻蚀机的步骤从14纳米到5纳米增加了三倍。
但是光刻虽然步骤有限，但每台机器越来越贵。现在一台光刻机，卖到两亿美元了，就是那EUV最贵的，我们的机器大概卖到400万美金一台。
