建造一台光刻机需要哪些学科的直接参与

往简单说,光刻机加工芯片的方法,与照片冲印技术相似,将图形通过掩膜进行曝光、然后印制在硅片上。

往复杂了说,光刻机,尤其是波长在10-15nm的极紫外光(EUV)光刻机,是人类有史以来能够制造的、最精密最复杂的设备,没有之一。

今日的数据,提取2022年度《高等学校本科专业目录》,加入作者自己的理解,梳理下哪些学科直接参与了光刻机的设计制造过程。

这些直接参与光刻机设计建造过程的学科,涉及理论原理、设计开发、建造、质量管理等过程,具体的学科如下图所示。

从学科门类来说,理学负责提供理论原理,工学负责设计开发和建造,管理学则为光刻机的全寿命周期,提供管理学层面的保障。

从专业类别来说,物理学提供原理思路,化学和物理学为制造光刻机提供了材料,数字是精密设备的底层基础,统计学保障了光刻机的精确度。

电子信息学、电气学、机械类和材料类,是构成光刻机最为核心的四大学科,能源学为光刻机的能源供应提供保障,计算机科学是光刻机能够自动化长时间运行、实现人机交互的必要条件。

将多达几十万个零件组装在一起,没有管理科学的参与,几乎不可能实现。人力、财务、价格、保密、信息等资源的处理方法,共同管理着光刻机这个复杂又精密的系统。

电子学、光电信息、微电子、机械电子,是我们能感知到的,制造光刻机的核心专业。

机械制造、自动化、机电、微机电、金属材料、高分子材料、无机非金属材料、纳米材料、复合材料、光电材料,为光刻机制造基础零件提供可能。

制造芯片的光刻机,也需要用到大量的芯片,才有可能实现人机交互、智能制造。部分专用的芯片,甚至需要光刻机厂家自己研发。

光刻机需要消耗大量的能源,如何管理、使用和储存光刻机的能源,需要能源科学的直接参与。

简单一罗列,便有多达上百个学科直接参与了光刻机的设计制造过程,这便是科学技术发展到现在,人类在制造各种精密设备时面临的情况。

所谓核心技术,除了特定的少数材料外,更重要的,是将几十上百个、分散在不同学科领域的知识,组建成一套系统的信息,为设备的设计生产运行提供可能。

毕竟这个过程,不仅需要理学、工学等学科的直接参与,也需要管理学、心理学、哲学、经济学甚至艺术学的直接参与。

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