为什么砸钱半导体是最好的研发投资,甚至比航天技术还好?因为半导体研发投入比航天对技术拉动都大!
航天对技术拉动很大,比如材料的极热和极冷情况下使用,航天器阳面和阴面温差极大,需要很快速的做好热均衡等,这方面对材料极端性能提升有很大助推。其次是对通信提升有很大作用,特别对火星探测遥控,深空通信让通信信号接受、检测和处理能力提升很大。要求天线灵敏度很高,这些是极端性能,有利于提升中国极弱信号通信处理能力。无人情况下的AI和自动化管理等,让中国企业的AI能力和可靠性在深空得到演练。高效太阳能电池的研发和使用,让中国在太阳能电池板赶上世界领先水平。太空的生命系统保证,构建氧气和水循环利用,对各种空气净化和水净化有很大的技术促进。
不过,半导体制造技术比这个拉升还大。半导体几个特点决定了其技术是人类工业技术的巅峰。
第一,物料的纯度是所有工业要求最高的,比如7nm芯片要求半导体硅片纯度要求达到99.99999999999%,即11个9以上,俗称11N;而普通太阳能级多晶硅材料纯度通常在5-8个9左右。因为任何多余的杂质都可能导致相应芯片的失效,影响芯片的良率。而工艺越先进的半导体,其对材料纯净度要求越高,因为杂质原子的影响变得更大。如果技术能搞定半导体硅片纯度,中国就基本上可以复制技术搞定绝大多数材料纯度,包括很多医药的纯度,触类旁通。
第二,细微度与均匀度,给半导体材料打磨的各种磨砂膏,其颗粒度需要各种尺寸和均匀度,如何做出这类材料非常考验粉碎与筛选技术,这种能通过,基本上其他工业用的膏剂颗粒度技术都没问题。
第三,平整度。据报道蔡司为ASML定制的EUV系统镜片表面粗糙度达到0.05nm。这实际上已经是原子尺寸了。JTEC公司提供最大长度为1米的X光反射镜,其形状误差为±1nm,粗糙度可加工至优于 0.1 nm。这种平整度是对工业能力最大的挑战,比造原子弹难度高很多。
第四是设备平台的精度。ASML的EUV光刻机,刻出的芯片线路,线与线间的距离只有3纳米,相当于12个原子排成一排的宽度。这要求机械运动平台的平稳和高精度,才能保证光刻和刻蚀能够准确对准晶圆。这个精度解决,那可以解决目前任何工业的控制精度要求。
第五是温控。由于半导体的高精度,热胀冷缩会导致偏差,所以浸液系统的恒温很关键。偏差控制到千分之一℃以内。这种精度也是工业界最高的。最后,各种测试分析仪器,也是精密中的精密仪器,能做出这类分析测试仪器,那么绝大多数实验室和生产测试仪器技术也能解决。
所以,半导体是微观工业技术的集大成者,这也是为什么我们突破这么难。但是只要突破28nm,清楚诀窍后就容易顺序渐进了;只要拼命砸钱下去,以投资换积累,以群体换时间,就会有希望。