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如果把一枚光刻機的鏡片放大到地球那么大,它表面最高的“山峰”也只有1.2毫米。
而創造這一奇跡的,竟然是一家誕生于19世紀的小作坊。
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卡爾蔡司,靠手工研磨鏡片起家,不但兩百年不倒,還居然站在了二十一世紀人類科技的最前沿——沒有它的鏡片,ASML的光刻機就是一堆廢鐵,什么先進芯片、什么人工智能......一邊涼快去吧。
所以這家公司,到底是怎么創造奇跡的?
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時間回到1846年,德國耶拿,一家只有幾名學徒的小作坊。卡爾·蔡司正在這里做著最普通的活:磨透鏡、裝顯微鏡。但他做這件事的方法很不普通——他把每次打磨的曲率、厚度、誤差都記錄下來。在那個年代,這是極少有人會做的事。這種記錄帶來一個直接結果:工藝第一次可以被量化。
但蔡司很快意識到,光靠工匠經驗,做不出真正穩定、可預測的鏡頭。于是,1866年,他找來了26歲的物理學家恩斯特·阿貝。這是蔡司發展史上最關鍵的節點。阿貝不是來“幫忙”的,他是來把光學從經驗學,推向物理學。他引入數學公式,建立成像理論,給鏡頭設計第一次畫出了完整的“光線圖”。靠這套理論,他們做出了世界上第一批按計算設計的顯微鏡。
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接下來,決定光學上限的問題出現了——材料。無論公式多完美,如果玻璃本身折射率不穩定、雜質太多,鏡頭就永遠達不到極限。于是,第三位關鍵人物登場:奧托·肖特。肖特是材料學家。他和蔡司、阿貝一起,從零開始研究光學玻璃的配方、熔煉溫度、冷卻方式。用今天的話說,他們在做“材料基礎科研”。 1884 年,他們建立了“耶拿玻璃廠”,制造出 60 多種全新光學玻璃。這些玻璃的折射率、色散數據第一次穩定可靠,讓鏡頭性能直接躍升一個時代。
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這套體系——阿貝的理論 + 肖特的材料 + 蔡司的制造,構成了后來整個蔡司帝國的技術底座。
然而,公司的命運并不順利。兩次世界大戰,工廠被炸。戰后公司被分裂成東蔡司和西蔡司。這幾乎等于從中間斷一刀。但奇怪的是,分裂并沒有削弱他們的技術。反而形成兩套不同路線的積累:東邊在精密機械上更強,西邊在科研儀器上更快。等到統一,兩套體系合并,蔡司的技術譜系變得更厚。進入半導體時代,挑戰升級。光刻鏡頭的要求不再是微米級,而是納米級,甚至皮米級,也就是萬億分之一米。
EUV 系統里最關鍵的,是一組多層反射鏡。它們的表面誤差必須控制在 0.1 nm 量級。作為對比:一個硅原子的直徑大約 0.2 nm。換句話說,鏡面不允許出現“比原子更大的意外”。這聽上去像不可能完成的任務,但蔡司在前面一百多年建立的那套體系,剛好專門解決這種問題:材料自己做,曲率自己算,拋光設備自己造,測量儀器也自己生產。這種“從玻璃到測量全鏈條掌控”的方式,讓他們可以把誤差一步一步壓低。
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在ASML 的 EUV 光刻機里,每一面來自蔡司的反射鏡,都要在真空系統里穩定工作十年以上。這不是靠一項突破做到的,而是把歷史上所有的積累——理論、材料、工藝、測量——全部疊加后的結果。
而光刻機,只是這套體系在 21 世紀的最新“應用場景”。
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