超材料光刻、半导体光刻、工艺难度
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2025-11-21 23:00:58

来源:市场资讯

(来源:大树的格局)

今天聊聊超材料光刻,不是专业,只是伪科普,请专业人士批评指正,超材料有些工序还是理所当然认为与半导体加工一致。

光启超材料是使用直写光刻机,就是用激光直接在功能材料上一个点一个点地曝光光刻胶,精度高。而半导体晶圆加工,是用激光透过掩膜版一次性把整层电路的外形轮廓都在光刻胶上曝光,效率高。

曝光后的工序就是刻蚀,光启的超材料刻蚀和半导体的晶圆刻蚀,听起来都叫“刻蚀”,但目的完全不同。

光启干的事儿,说白了就像是在一张粗糙的布面上雕出一座座微型的“电磁迷宫”。这些迷宫的每一条沟、每一个孔,每一个小柱子,都不是为了好看,而是为了让电磁波进来以后“迷路”——该反射的反射,该吸收的吸收,该拐弯的拐弯。

最后出来的效果就是:雷达看不见你,信号只往你想让它去的方向跑。所以光启的刻蚀,核心就是“我得雕出这个形状”,雕得越准,功能越强。

半导体那边呢?人家是在一块完美无瑕的硅片上“挖沟”。但不是乱挖,是把光刻胶画好图案的轮廓全部清除。挖完以后,留下的才是宝贝——那些没被挖掉的硅、金属、氧化物,才是最后要通电的晶体管和连线。所以半导体刻蚀的核心是“我得挖得干净”,挖得越干净,电路越精密。

材料也不一样。光启面对的是芳纶、碳纤维这些“糙汉子”,表面本来就不平,刻蚀的时候还得考虑别给弄裂了。半导体那边是硅片,光滑得像镜子,刻蚀的时候最怕的是挖歪一纳米,整个芯片就废了。

最后出来的东西更不一样。光启刻完的那些沟沟壑壑,本身就是“宝贝”——它们就是隐身衣的鳞片,就是天线的魔法阵。半导体刻完以后,那些沟只是“垃圾”,真正值钱的是留下来的那部分。

所以你看,一个是为了“造功能”,一个是为了“留电路”。一个像雕刻家,一个像剪纸匠。虽然手里都拿着刀,但一个是在创造,一个是在剔除。这就是区别。

单论工艺难度,半导体制造堪称 “微观世界的精密建筑”,其挑战核心藏在 “极致尺寸” 与 “多层叠加” 的双重考验里。半导体加工的核心区域都聚焦在方寸之间的硅片上,且绝非简单的单层结构 —— 从底层的衬底到上层的电路、互联层,往往要叠加数十甚至上百层,每一层的光刻、刻蚀、沉积都得精准对齐,误差必须控制在纳米级别。

就像盖摩天大楼,不仅要保证每一层的砖块严丝合缝,还要让几十层的结构完美衔接,哪怕一层偏移一纳米,整座 “微观大厦”(芯片)就会彻底报废,这种对精度和一致性的苛刻要求,让半导体工艺的难度呈指数级上升。

而光启的超材料微纳加工则是另一番逻辑,它的优势在于 “灵活适配” 与 “大幅面兼容”。超材料可加工的尺寸范围远超半导体硅片,小到芯片级别的器件,大到战机机身、舰艇外壳这样的大型构件都能覆盖,更关键的是能实现复杂的曲面加工 —— 就像给不规则的器物量身定制 “微观铠甲”,哪怕是芳纶、碳纤维这些 “硬汉材质” 的曲面,也能精准雕刻出预设的电磁结构。

这种加工灵活性,既不用受限于硅片的固定尺寸,也无需面对数十层叠加的对齐压力,核心考验在于 “如何在复杂形态的材料上保持微观结构的一致性”,而非半导体那种 “在完美基底上追求极致精密的多层堆叠”。

两者的难度本质不在一个维度:半导体是 “在螺蛳壳里做千层道场”,拼的是极致精度和多层协同;超材料是 “在多样载体上做定制雕刻”,拼的是大幅面适配和曲面兼容性,前者的工艺复杂度和容错门槛,显然要高出一个量级。

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