光刻机，也叫掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系统等，是制造芯片的核心设备。而芯片是手机的心脏，也是许多高科技产品的根基。

光刻机它采用类似照片冲印技术，把掩膜版上的精细图形通过光线的曝光印制到硅片上。

光刻机的主要性能指标有：支持基片的尺寸范围，分辨率、对准精度、曝光方式、光源波长、光强均匀性、生产效率等。

2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制，光刻分辨力达到22纳米，结合双重曝光技术后，未来还可用于制造10纳米级别的芯片。

光刻机的原理是什么？

与冲洗照片有相似的地方，但又不大一样。

冲洗照片，是将需要洗印的照片从底片上洗印到相纸上，或是将原底片上的影像放大到相纸上。

光刻机是把大的底片缩小，就是把集成电路图缩印到晶元相纸上。

它与洗印放大机的结果恰好是相反的。

为什么一个原理上并不难的机器门槛很高呢？难点在于它的精度上，所谓是量变产生了质变。

如果我们画一张电路图，把它画在A4大小的纸上，这一点也不难，许多人都能做到。

说到画图，让我想起许多事情，先讲一个插曲。

记得刚参加工作时，在工厂的技术科工作。当时工厂里刚刚引进了日本技术，厂里的工程技术人员都在加班加点地消化日本技术，制图的工作量很大。科里的师傅们多数过去在苏联专业家手下工作过的，经过了严格的训练。

我刚进厂，第一件事情是学习削铅笔。师傅给我一大把中华铅笔，大约有十几支。师傅告诉我如何削，他做出一个样子后，便离开了。

我按照师傅的样子，一根一根地削。心想，这有什么难的，上小学时就会削铅笔。

中华铅笔的外形都是六楞形的，削完后，六个楞，每个面都要保持是三角形。我自以为我削的不错，削好后给师傅看。

师傅拿着卡尺量我削完的铅笔头。铅的部分要有2.5~3毫米长，铅是扁的，薄厚程度要在0.8毫米左右。因为粗实线通常不超过1毫米。结果第一天，削铅笔只得了58分，还不到及格线。

我的工作是描图，就是工程师们在坐标纸上画好零件图，上边蒙上一张硫酸纸，用墨笔把工程师画的图形描下来，再送到印刷厂里晒出蓝图。

以前描图用的笔是鸭嘴笔，需要不断地往鸭嘴里边点墨进去，粗细自己调节。后来有了描图笔，方便了许多。描图笔分0.5毫米、0.8毫米和1毫米粗的。不同的笔，画不同的线。比如中心线、剖面线、尺寸线要用0.5毫米的，画粗实线（零件外形），用1毫米的。

记得那个时期，大家的工作量很大，热情也很高。我最多的时候，一天画了45张4号图纸，包括在图纸上用仿宋体书写技术要求。而且一天40张基本上是常态。为此创造了全局的奇迹，也因此被评为“新长征突击手”。

后来过了20多年，有一次我回过去的工厂去开一份证明，回到厂里格外亲切，还看到当年我画的图纸依然在用。

再后来，在一次接受电视台的采访时，我说，我希望将来能用计算机画图。果不其然，CAD技术横空出世，替代了人工画图。

话题扯得有点远，再回到光刻机上。

在A4大小的纸张上画图相对比较容易。但是如果要把电路图画到一张邮票上就困难了许多。我们再设想一下，如果要把电路图画到一粒米粒上或一粒沙子上就更困难了。

不仅如此，如果要把这粒沙子放到一辆运动的赛车上，让你在运动的状态下，在一边追赶其它赛车的同时，在挡风玻璃上的沙粒上画出电路图，就几乎不可能做到了。

虽然它们都有一个名字，叫画电路图，但是所处的环境、介质及大小的不同，难度就有着天壤之别。

所以，光刻机也分低端和高端。10纳米以下的属于高端光刻机。

笔的粗细，在图纸上所呈现的内容量是不一样的。笔尖越细所能够画出的内容越多，难度也越大，越高端。同样的，还有沙子的大小。沙粒越小，笔尖越细，画的内容越多，难度也就越大。

目前最高端的光刻机的工艺是5纳米级别。5纳米大约为50个原子的宽度。

一个原子的实际大小，大约为黄色光波的5000到2000分之一之间。在这种极端精度下，很多原本可以忽略不计的细节，全部都变成了障碍和难点。

比如说，在赛车的过程中震动是极度敏感的，比如关门的动作，可能都是灾难性的。所以必须要搭配一个极端精度的减震系统。

喜欢摄影的朋友都知道，在摄影过程中，其中一个重要参数就是曝光度。洗印照片也有曝光的问题。曝光量的多少，时间的长短，都会影响成像的效果。

光源，它是画图用的。必须频率稳定，能量均匀，平行度要求高。任何曝光不准确，都会严重影响成像的质量。

因此，运动状态下控制精度，必须是纳米级别的，稍有偏差，成像就会出问题。

光刻机远比我们想象的要复杂的多。可以说，光刻机是人类历史上几乎最精密的机器设备。

有人说，生产芯片靠砸钱。钱，肯定是需要的，但还有环境问题和上述的要素。

科学是来不得半点虚假的。