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(一)
【材料一】
光刻机———信息时代的制造之王
①你知道手机中的芯片是怎么制造出来的吗? 芯片的主要原材料———硅要经过一
系列精细、复杂的处理才能变成芯片。而作为芯片制造的核心,前道工艺的每一层都需
要用光刻机进行图形转移、套刻、曝光。光刻机是芯片制造的母机,也是信息时代的制造之王。
②顾名思义,光刻机是以光为媒介,刻画微纳于方寸之间,实现各种微米甚至纳米级
图形加工的制造工具。光刻机的应用,从火星探测器等大国重器到电脑CPU、LED灯等
日常用品,无处不在。
③根据不同应用场景,目前的主流光刻机可以分为接近接触式、投影式、直写式三类。
④接近接触式光刻机的工作原理类似于我们的“手影”游戏。它利用已有的图形,阻
挡光线的传播,从而形成明暗相间的图形分布,结合待加工表面感光胶的感光特性,记录
下所需要的图形。这种光刻机具有设备结构相对
∙∙
简单、工作效率高、工艺适应性强等优
点,但也存在分辨力低、曝光图形质量差、工艺一致性差等缺点。接近接触式光刻是目前
器件制造中应用十分广泛的一种复制型光刻方法,在光刻分辨力相对要求低、芯片面积
大、厚胶和非标基片等场景,集成电路和平板显示以外的各种器件基本以该种光刻方法
为主。
⑤投影式光刻机的工作原理类似于照相机。它采用投影式的工作方式,掩模与基片
不再相互接触,极大地避免了对掩模或基片的损伤,而且可以加工出比掩模版图形更细
小的结构。除此以外,投影式光刻机具有扫描成像的曝光能力,工作效率极高。由于卓
越的性能优势,投影式光刻机自问世以来一直都是光刻机领域的主流光刻设备。目前,
很多高端芯片均采用投影式光刻机进行加工。
⑥与上面两种采用“复制”工作模式不同的光刻机是直写式光刻机。它的工作原理
类似于我们写字,可以完成任意图形的加工,且加工精度极高,加工的最细线条可以达到
纳米量级。不过,在图形的加工过程中,直写式光刻机是以点的方式进行加工的,工作效
率极低,且难以实现大面积直写,不适合大批量结构的制备,所以目前主要用于掩模版的
加工。
⑦一直以来,光刻机都在追求更高的信息容量。高分辨力、大面积、三维是其未来发
展的主要方向。相信随着科学技术的不断创新,未来会有更多新型的光刻机应运而生。
(文/唐燕、胡松、何渝,有删改)
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【材料二】
①近几年,“芯片危机”一直是人们热议的话题。为什么会出现芯片危机? 主要原因
之一是芯片制造太难,芯片制造的关键设备是光刻机,因此芯片制造之难,实则是光刻机
制造之难。
②光刻机以“光”为刀进行雕刻,精度极高。以光刻机领域的主流设备投影式光刻机
为例,目前的7纳米精度,相当于把一根头发丝劈成几万份。再者,光刻机的结构极其复
杂。有资料显示,一台投影式光刻机包含13个分系统、30
000个机械件、200多个传感
器。制造一枚芯片大概需要3
000道工序,要想保证光刻机完美运转,每一步的成功率都
要高于99.99%。
③光刻机不仅制造技术壁垒高,还是全球集中度最高的产业。目前,全球仅有极少
数企业具备量产投影式光刻机的能力。荷兰一家公司就独占全球市场份额的80%,精度
在7纳米及以下的投影式光刻机也只有这一家公司能够生产,由于产能有限,每年也只
能生产20余台。物以稀“更贵”,每出厂一台光刻机,全球芯片制造商都虎视眈眈———谁
“抢”得到最新的光刻机,谁就造得出更高端的芯片。
(选自《芯片制造为什么这么难》,有删改)
1.请简要梳理【材料一】的写作思路。
2.【材料一】的第⑤段和【材料二】的②③段在说明投影式光刻机时各有侧重,为什么? 请
结合两个材料的写作目的简要分析。
3.【材料二】第②段主要运用了什么说明方法? 有什么作用?
4.简析【材料一】第④段中加点词语的作用。
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(二)
海洋二号三星组网,意味着什么
①2021年5月19日,海洋二号D星在酒泉卫星发射中心成功发射。该星是国家空
间基础设施海洋动力卫星系列的第三颗业务卫星,将与海洋二号B星、海洋二号C星等
构成我国海洋动力环境卫星星座,主要用于观测海面风场、海面高度、有效波高、重力场
和大洋环流等信息,建成我国首个海洋动力环境监测网。其将为海况预报、风暴预警、降
水预报、地表分析和全球气候变化研究等领域提供有力支撑。
②三星组网后,我国对全球海洋监测的覆盖能力达80%以上,海洋监测的效率和精
度大幅提升。这将高效服务于我国海洋防灾减灾、海上交通和海洋经济发展。
③那么,海洋二号三星组网,究竟意味着什么呢?
④精准捕捉台风。海洋二号系列卫星装载微波散射计,可有效用于海面风力的测
量,风速测量精度优于2米/秒,为台风预报的及时性和精准度提供了有力保证。
⑤根据风力等级划分,风速小于2米/