编买编测 一代镜皇蔡司100mm f20
编买编测第二期!上一期队友介绍了自己购买的蔡司,而他也预告了,接下来的镜头仍然是一枚蔡司。对,接下我们编买编测系列内容为大家带来的就是来自“毒德”厂商的Zeiss Makro-Planar T* 100mm f/2 ZF.2,上次我们跟大家聊过了蔡司的广角,这次我们来看看这家著名“副厂”的中长焦微距镜头的实力。它是不是也是那般毒德呢?笔者下面就来跟大家好好聊一聊。
蔡司百微二代目 曾经的德味镜皇
和上一期一样,笔者也要先介绍一下镜头的购买理由。不同于小明真的需要一颗广角,笔者购买镜头完全是错误的选择了“对赌协议”对象。当时的情况是这样的……正在某宝上看镜头的笔者与小明聊天,表示这款蔡司的100mm f/2镜头最近价格比较不错,结果小明来了一句:“别光说好,你倒是买啊~”然后我就做出了一个让自己倍感后悔的决定并说道:“你买我就买!”。于是乎……大家看到了上一期小明介绍的蔡司25mm f/2.0,而也就有了这篇内容中的100mm f/2.0微距。(PS:哎,这几个月只能吃馒头了……)
焦距适中+大光圈+微距能力,蔡司的100mm f/2.0可谓是相当万金油的镜头
不过镜头既然买了,总还是能“编出”说服自己的理由滴。先说说泛用性,这款蔡司百微可谓是蔡司镜头中泛用性最好的几颗之一:大光圈,中长焦,带微距,因此,如果你真的是想买一颗蔡司头作为这个品牌的入门,笔者觉得这枚Makro-Planar T* 100mm f/2可谓是最合适的(当然,前提是你觉得这是值得的)。一方面焦距适中,基本除了广角的特定题材,日常题材镜头都能胜任,另一方面,大光圈与微距的特性让它在拍人、拍小物件儿时都有着独到的优势,可谓是相当万金油的一颗镜头。
这款蔡司百微已经经历了三代版本,光学结构一直保持8组9片的简洁设计
蔡司的中长焦镜头MTF曲线一直是华丽的存在
从镜头结构来看,这款Zeiss Makro-Planar T* 100mm f/2 ZF.2镜头如其名字一般采用了一个很经典的对称结构(小科普:镜头名称中,Planar是其基本结构名称,Planar本身是一个对称结构,Makro-Planar可以理解为微距Planar结构 ),全镜头也只有8组9片的设计(包含一组浮动镜片组),在如今众多微距镜头中,可谓是非常简洁的光学结构(尼康105微是12组14片,佳能新百微是12组15片)。在各种测试中,这枚镜头也是以其优异的素质表现为其赢得了镜皇的美称(如今这称号已经是Otus的了)。那这枚蔡司百微是不是如此的性能优异,我们这次也会来好好地看一看。
笔者在推特上询问过镜头生产问题,这款Classic版的蔡司100mm f/2.0镜头已经停产了
如今蔡司在产的是第三代Milvus版100mm f/2.0镜头
说起这款100mm f/2.0镜头,到现在实际上已经有了三个版本,最早的版本是2006年(10月1日)发布的,之后是笔者购买的这款2009年版ZF.2系列,近日蔡司最新发布的Milvus 100mm f/2则是第三代。三代区别也很明显,2代增加了CPU芯片让机身(主要是尼康)可以通过机身控制光圈,而3代则是换壳+防尘防水+可无极光圈增强版。不过,三代镜头的光学设计和镀膜都没有变化,从本质上来说,这仍然是相同的镜头。本次,我们就来看看这枚曾经的蔡司镜皇,是否如大家所说的那么毒,色彩那么德味。
镜头外观 经典设计 银嘴设计颇亮骚
怎么说都还是评测内容,因此咱们还是按步骤从外观聊起。作为一枚蔡司Classic系列镜头,镜头的外观设计上秉承着蔡司镜头的一贯外观风格,黑色磨砂的全金属镜身可谓是颇具冷峻和专业感。而金属银原色的镜头前沿则可谓是Classic系列镜头的一个经典设计,从这个银嘴,就能一眼识别出它是一枚蔡司镜头。
镜头在最远合焦时,镜头长度还是比较短小的,外观则是蔡司的经典设计风格
在微距模式下,镜头的长度会明显增加
科普 :这里岔开稍微多说两句,这两年蔡司给镜头的命名有了非常大的改变,镜头开始呈现出系列并以各种鸟来命名,之前有Otus(猫头鹰),Milvus(鸢),Loxia(交嘴雀),Touit(鹦鹉)和Batis(蓬背鹟) ,而原先的蔡司摄影镜头也在如今有了自己的系列名称——Classic(经典) 。而作为Classic系列的最大特色,就是其造型与之后的“鸟系列”有着非常大的不同,最明显的就是没有之后类似喇叭开口似的的前端外形设计,而是保持直筒式风格。
镜头的金属原色银嘴滤镜环,可谓是蔡司Classic系列镜头的最大特色之一
镜头光圈环锁定键
由于是ZF.2版本,镜头尾部有尼康镜头特有的光圈环,而由于加入了CPU芯片,镜头既可以在现代机身上通过机身拨轮来进行光圈值调节,也可以在老胶片机身上通过镜身上的光圈环进行光圈调整使用。可以说作为一枚现代镜头,蔡司镜头是对尼康机身支持度最好的(新的尼康AF镜头没有光圈环,在老的大F系列机身上无法调节光圈值)。
金属遮光罩为圆筒形
遮光罩反装在镜头上时,镜头是无法进行对焦操作的
遮光罩内为植绒设计,防反光性能的确好,但是的确比较容易脏
再看看遮光罩,蔡司Makro-Planar T* 100mm f/2 ZF.2镜头可没有25mm f/2那么好看的莲花型遮光罩,简单形容就是:丑……标准的圆筒式遮光罩设计以满足中长焦镜头对遮光性能的需要,遮光罩本身也比较长,其接近镜身长度2/3的长度拧上后会让整只镜头都变长很多,可谓是一颗标准的“黑长直”。
细节设计 德味满满 金属工业风格
接下来我们来看看镜头的更多细节设计,蔡司镜头的工艺的确是没得挑。黑色漆面的金属镜身手感非常细腻,要说镜头手感,估计也没什么比蔡司更好了。磨砂漆面的镜身带来了很好的手持舒适度,实际上索尼的ZA镜头在外观设计上是最接近蔡司镜头的,全金属化,可谓是其最大的特色。
镜头的镜身为全金属材质,镜头为日本生产
蔡司百微从镜片反光可以看到不同镜片上的多种镀膜色彩,还是非常漂亮的
较为不同的呢,蔡司的这枚100mm f/2.0镜头的对焦环相对比较窄。这对于一枚手动对焦的MF镜头而言,的确是非常奇怪。往往手动镜头为了带来良好的对焦操控感会设计成非常宽的对焦环。而蔡司的Makro-Planar T* 100mm f/2镜头则一反之前的设计风格。此外,这枚德国血统的镜头为日本生产。而生产商,就是我们所熟悉的确善能。
镜头为金属镜尾材质,确保镜头的耐用性
镜头尾部镜组并非密封式设计,在微距模式下会明显收入镜筒内
而作为一枚手动微距镜头,蔡司的100mm f/2.0镜头还有这一些独到的设计。如其对焦提示是直接印刻在对焦环尾部的,其中包括了米数,以及英制的公尺数。此外,作为微距镜头镜头还在其微距对焦行程范围内标识了放大倍率。
底部光圈环最小光圈f/22用橙色标识
对焦行程范围上标识了放大倍率
镜头盖比较难扣紧是蔡司镜头盖的一个设计问题,在Classic系列上比较普遍
镜头正面有镜头结构与参数标识,也是蔡司的经典设风格
镜头的镜头盖则固执地采用了蔡司的传统设计风格,这个塑料的镜头盖有一个问题就是很难扣稳,这个是很多蔡司镜头用户所不得不面对的问题。除此以外,值得一说的是镜头的镜片镀膜非常漂亮,镜头在反光时各个镜片都会呈现出自己镀膜的色彩。这也算是镜头的德味之所在了吧。
分辨率 优势所在 展现蔡司光学实力
既然是测试,传统的测试环节自然是不能少的。咱们还是按着分辨率、边缘色散、畸变暗角以及焦外成像效果做一下分项测试。还是先来看看分辨率吧,尼康卡口版本,我们自然是搭载尼康的D810进行测试,这颗100mm的中长焦镜头表现怎样,一起来看一看:
测试机身:D810
感光度设置:ISO 64
对焦模式:MF
蔡司100mm f/2.0微距镜头分辨率测试结果
分辨率测试中,这枚蔡司的百微镜头展现出了相当优异的素质表现。镜头在f/2.0的光圈全开状态下就展现出了非常不错的可用度,其3600LW/PH的分辨率数值表现已经非常接近D810的最大分辨率值。而收缩一档光圈后,镜头的分辨率就可以有非常好的表现了。
此外值得一提的,镜头在小光圈下依旧保持着很不错的分辨率素质表现,从f/11-f/16镜头仍旧有着相当不错的分辨率表现,这对于一枚微距镜头还是颇为重要的。因为微距拍摄模式下,镜头为了达到足够的景深往往需要使用小光圈拍摄,这就凸显了小光圈画质对于微距镜头的重要性。而蔡司的这款百微镜头,则很好地在保证了小光圈的画质,这是这枚蔡司百微的优势。当然了,f/22最小光圈下,仍然不免会因为光圈衍射的问题而出现画质下降,但总体来说,镜头的小光圈的可用性还是非常好的。
实拍再看 解析优异 边缘画质表现惊人
光看分辨率标板的数据对于大家而言可能不是不够直观,下面我们还是通过实际拍摄的真实照片的100%截图来向大家展示镜头的解析力表现。本次我们仍旧在用在室内光源下拍摄硬币,并截取100%放大的中心和边缘部分,以此来看看这枚蔡司百微的画质表现。
测试参数:
搭载机身:D810
ISO:64
测试使用格式:RAW
实拍截图部分展示(红框内为截图部分)
蔡司100mm f/2.0 ZF.2微距镜头各档光圈实拍中心/边缘截图
从实拍来看,镜头的中心锐度在f/2.8-11是最好的(苛刻来看的话f/4-8.0),不仅锐度好而且细节记录能力强。边缘画质方面f/4.0-11的表现让人满意,可见镜头的最佳画质光圈范围还是较广的。此外,可以看到镜头在最佳画质光圈范围内(f/4.0-8.0),镜头的边缘画质相当接近中心画质的表现。由此可见这枚镜头的解析力之强(尤其是边缘画质)。也正是因为如此,这枚蔡司的100mm f/2.0镜头才成功地成为了蔡司的一代镜皇。
色散 蔡司特色 固执不修正为色彩表现
接下来我们来看看镜头的高反差边缘色散控制表现,蔡司镜头的一贯特色之一便是不对高反差边缘的色散做太多的修正补偿。那么作为一代镜皇的蔡司100mm f/2.0镜头是否也是如此”任性“呢?我们还是通过实拍来看一看:
测试参数:
搭载机身:D810
ISO:64
测试使用格式:RAW
镜头高反差边缘色彩实拍 f/2.0
镜头高反差边缘色彩实拍 f/2.8
镜头高反差边缘色彩实拍 f/4.0
镜头高反差边缘色彩实拍 f/5.6
镜头高反差边缘色彩实拍 f/8.0
镜头高反差边缘色彩实拍 f/11
镜头高反差边缘色彩实拍 f/16
镜头高反差边缘色彩实拍 f/22
从实际拍摄来看,蔡司的100mm f/2.0镜头果然保持了蔡司一贯的传统,镜头并未针对高反差边缘的色散问题做特意的光学设计校正。可以看到镜头在大光圈下有着很明显的紫边与绿边,这种可见的紫边和绿边基本会持续到f/4.0,之后才会消失。
这里还是简单客观地说明一下,实际上镜头在光学设计上的确可以就边缘色散问题进行有效修正,但对于色散的修正会带来其他问题。比如镜头的色彩表现,镜头色彩的油润也好,色彩浓郁也好,这些表现往往会随着边缘色散的修正而下降。就如我们常说的颜色干,片子色彩不好看。这虽然看上去像是玄学,但实际上从镜头的光学设计角度来看是的确存在的问题。而这或许是蔡司坚持不对边缘色散做太多修正的主要原因吧。
畸变暗角 优势明显 两项表现均优异
看过了分辨率和边缘色散,接下来我们来看一看畸变暗角方面这枚蔡司100mm f/2.0镜头的表现。蔡司的这枚100mm f/2.0的一大特色是在画质表现的全面性,那么在畸变和暗角方面这枚镜头的表现是否也能达到高水平呢?一起来看一看:
测试参数:
搭载机身:D810
ISO:64
测试使用格式:RAW
蔡司100mm f/2.0镜头各档光圈边缘暗角测试结果
蔡司100mm f/2.0镜头各档光圈边缘暗角测试实拍
可以看到,暗角控制是这枚镜头的一大优势,镜头的最大暗角出现在f/2.0的光圈全开下,1.4EV的差值在众多中长焦大光圈镜头中已经可以算是表现相当不错的了,此外收缩一档光圈后就能明显感到镜头的暗角降低。镜头从f/4.0后暗角基本就属于不可见了,在最佳解析力下的几档光圈都没有暗角的烦扰,这对用户而言无疑是个好消息。
镜头畸变测试结果
此外,这枚蔡司100mm f/2.0镜头在畸变拍摄时,几乎看不到任何变形。优异的畸变控制无疑是镜头的一大亮点所在。
从测试中可以看到这款蔡司百微的畸变和暗角控制方面的出色表现。镜头基本只在f/2.0全开下有较为明显的暗角,而畸变则更是几乎没有。其实畸变和暗角对于普通100mm镜头而言可能并不是多么重要的问题,但对于微距镜头而言,这则是较为重要的性能指标。由于微距需要拍摄小型。精密物体,需要镜头能有良好的变形控制,保证被拍摄物不会出现变形的问题。此外微距往往要拍摄特写,暗角问题也自然是需要好好考虑的。而这款蔡司镜头无疑在设计之初就很周全地考虑到了这些问题,这的确是值得称赞。
焦外成像 奶油化开 柔和效果讨人喜欢
看过了镜头焦内成像的表现,接下来我们来看看镜头的焦外成像表现。这枚100mm f/2.0蔡司百微也是我们现在能找到的135领域100mm焦段镜头中光圈最大的,大光圈和中长焦的焦距无疑将为镜头带来更好的虚化强度,那么镜头的实际表现如何?来看看实拍效果吧。
焦外虚化 f/2.0
焦外虚化 f/2.8
焦外虚化 f/4.0
焦外虚化 f/5.6
焦外虚化 f/8.0
焦外虚化 f/11
焦外虚化 f/16
焦外虚化 f/22
这枚蔡司100mm f/2镜头的一大亮点可谓在于其可以满足近摄和正常拍摄距离下不同题材的拍摄需要。而从我们的焦外拍摄体验来看,这枚镜头的确是表现得相当不错。在大光圈下强大的虚化能力,可以有效地突出焦内主体。
蔡司100mm f/2.0焦外测试
镜头在大光圈下有着非常好的虚化强度,而收缩光圈后,焦外光斑也非常柔和,这是蔡司镜头的焦外成像的优势所在。因此,不少用户也把这枚镜头当做人像镜来用,因为镜头的焦外成像效果和虚化强度很好,拍摄人像时也会有不小的优势。
德味=玄学? 色彩与影调的那些事儿
既然是聊到了德系的镜头,这里笔者也就“德味”这个问题简单跟大家聊一聊。蔡司镜头除了成像分辨率方面的优势外,一大特色是其色彩表现与影调表现。那么究竟有什么不同,这里笔者用尼康105微和蔡司的百微做一个简单的同场景对比,也来借此和大家简单聊一聊。
参数设定:
测试机身:D810
ISO :64
光圈:f/11
固定白平衡值
蔡司百微与尼康105微同场景拍摄对比
不知道大家能不能看出上边两张照片在色彩方面的不同呢?两张照片我们采用同场景拍摄,并在后期利用RAW格式统一白平衡后做相同的曲线处理。相信大家还是能够看出来下边的照片要偏红一些(尤其是金属部分)。下面我们放大到100%再看看。
对比截图区域展示
蔡司百微与尼康105微同场景拍摄对比
显然,虽然采用相同的白平衡参数,但采用尼康105微镜头拍摄的照片在后期处理后,其金属部分会伴随被拍摄钱包的底色而发生偏红(实际上是整体颜色都偏移了),而蔡司100mm f/2.0镜头则在记录了钱包暗红色的同时,保证了金属材质部分的金属色彩还原。而这就是蔡司镜头在色彩方面的优势所在。
的确,这个问题有一定的玄学或者说是被很多商家以及老法师们的夸大。但从实际使用来看,蔡司镜头的色彩捕捉和色彩还原能力的确要更占优势。而这在很多低反差拍摄环境下就显得尤为重要,蔡司镜头的色彩记录能力以及更好的微反差表现,让其在后期处理时更加方便。有时的确会出现蔡司镜头出片后期处理更方便这个问题,这并不只是单纯的大家去吹嘘,而是蔡司的确在镜头设计方面有它的独到之处。因此不少摄影师和镜头用户偏爱蔡司镜头,也是有他们的理由的。
实拍样片 胖胖萌喵 焦内锐度极佳
测试都测过了,下面我们还是来看看镜头的实拍表现。镜头笔者在后置后也已经使用了一段时间,照片都是近几个月来笔者在北京拍摄的照片。照片均为JPEG直出或是RAW转出,部分照片做剪裁处理。
焦距:100mm 光圈:f/2.0 ISO感光度:1600
曝光时间:1/80 曝光补偿:1EV 白平衡:自动
焦距:100mm 光圈:f/2.0 ISO感光度:800
曝光时间:1/400 曝光补偿:-0EV 白平衡:自动
焦距:100mm 光圈:f/2.0 ISO感光度:1600
曝光时间:1/60 曝光补偿:1EV 白平衡:自动
焦距:100mm 光圈:f/4.0 ISO感光度:800
曝光时间:1/125 曝光补偿:-0EV 白平衡:自动
焦距:35mm 光圈:f/1.8 ISO感光度:1250
曝光时间:1/100 曝光补偿:1EV 白平衡:自动
焦距:100mm 光圈:f/2.0 ISO感光度:800
曝光时间:1/800 曝光补偿:-0EV 白平衡:自动
焦距:100mm 光圈:f/4.0 ISO感光度:800
曝光时间:1/160 曝光补偿:-0EV 白平衡:自动
由于这枚蔡司100mm f/2.0镜头本身的体积并不大(非微距状态下,体积要比几家原厂来的小),因此实用时还是很便利的。实拍的照片大家可能会觉得曝光偏暗,这主要是笔者出于后期处理的考虑,后面笔者也会展示一些经过后期简单处理的照片。
实拍样片 手动也迅速 抓拍也有好表现
在看笔者经过后期调整后的作品前,还是再来看一组直出的实拍样片。这一组主要是笔者在公园内抓拍的照片。一颗100mm镜头偶尔拿来“打鸟”其实也是没问题的,来看看镜头的表现吧。
焦距:100mm 光圈:f/4.0 ISO感光度:100
曝光时间:1/400 曝光补偿:-0EV 白平衡:自动
焦距:100mm 光圈:f/4.0 ISO感光度:100
曝光时间:1/400 曝光补偿:-0EV 白平衡:自动
焦距:100mm 光圈:f/4.0 ISO感光度:100
曝光时间:1/60 曝光补偿:-0EV 白平衡:自动
焦距:100mm 光圈:f/2.0 ISO感光度:800
曝光时间:1/1000 曝光补偿:-0EV 白平衡:自动
焦距:100mm 光圈:f/4.0 ISO感光度:800
曝光时间:1/125 曝光补偿:-0EV 白平衡:自动
焦距:100mm 光圈:f/2.8 ISO感光度:800
曝光时间:1/320 曝光补偿:-0EV 白平衡:自动
可以看到,抓拍对于这枚镜头而言也并不是什么难事。而得益于高素质的光学表现,通过剪裁后的照片就可以有很不错的表现效果。而从柔和的焦外成像来看,这枚镜头的散景效果的确是相当好。下面笔者简单挑选几张进行处理后的照片做展示,来看看最终成片下蔡司100mm f/2.0镜头的表现。
实拍作品 后期便利 看蓝天京城全景
作为编买编测系列的一个特色,我们在样张组的最后会展示一组我们经过后期后的照片。北京大降温前笔者带着镜头上过定都阁,来看看这枚蔡司100mm镜头在风光拍摄时的表现吧。此外,作品笔者也会PO到自己的图虫主页,更多的照片(后期处理过),大家不妨去关注看一看。(点击进入)
定都阁山脚下
眺望北京市全景
山上的盘山路
蔡司100mm f/2.06张拼接
树下小鸟
蔡司100mm f/2.0样片
蔡司100mm f/2.0样片
蔡司100mm f/2.0样片
笔者在后期处理时,还是能明显感觉到蔡司镜头在中间影调以及色彩还原方面的优势。简单来说就是好调整、方便。一方面色彩表现本身就很好,另一方面后期做亮度调节也很简单。算得上是很容易出片的镜头。
小结 贵有贵的好 万金油的中长焦镜皇
以上就是笔者带来的对自己手中的这枚蔡司Zeiss Makro-Planar T* 100mm f/2 ZF.2镜头的测试内容。一如之前笔者所说的,这枚100mm微距镜头能够赢得如今这般高声誉是有其原因的,一方面镜头的光学素质表现过硬,另一方面能微距能远摄,会带来买了个高性能中长焦镜还送了个微距功能的感觉,如此看来蔡司的这款100mm f/2.0镜头可谓称得上蔡司中的“超值”镜头了。此外,由于现在这代Classic系列的100mm f/2.0镜头已经停产,它对于像笔者这样的玩家而言,又多了一个纪念意义 。
以经典而简洁的光学结构带来优异的画质表现,可谓是这款蔡司百微的一大特色
蔡司让人敬佩和着迷的地方,其光学研发实力绝对是首当其冲。当我们看到如今越来越多的镜头采用越来越复杂的结构,越来越复杂的镜片材料来追求高画质的时候,蔡司只用一个8组9片的结构做到了135画幅领域内的一代镜皇(而且是兼顾远摄与微距)。或许这才是德系镜头最优雅最展现其实力的地方吧。
这款蔡司的100mm f/2.0镜头在实用时非常百搭,这是让笔者很满意的一点
作为一枚微距镜头,MF手动对焦从来不是坏事,这枚蔡司镜头给笔者印象最为深刻的地方就是其在微距拍摄模式下非常长的对焦行程,这在微距拍摄时能给拍摄者以很大的信心,在旋转对焦环时能感觉到一定能完成精准对焦,这是现在的一些自动AF微距镜头做不到的。而如果说不足,只能说其1:2的放大倍率相较于其他厂牌的百微镜头而言的确在放大倍率上吃亏。至于蔡司的这种坚持,我们也只能说是蔡司的独有固执了。
在日常拍摄使用时,超过2米镜头的对焦行程就明显减短了。从使用角度来说,这可以带来更好的手动对焦效率。但对于追求对焦精度的用户而言,这枚100mm f/2.0镜头就要逊色于蔡司的另一枚名镜135mm f/2.0了。
因“对赌协议”而意外购置的这枚蔡司,最终看来可谓是一个小惊喜
因此,虽然这枚镜头的购买对于笔者而言一开始是一个“对赌协议”的意外,但是蔡司100mm f/2.0镜头的实际性能表现还是让笔者感觉的确是“值回票价”的。至于手动对焦效率问题,虽然这话有些“片儿汤”,但实际上的确是熟悉MF操作模式后,手动对焦的效率也可以很好地满足拍摄使用需要,因此用来实用也是绝对没问题的。
这一代Classic版镜头已经停产,喜欢这代造型设计的朋友想入手也要抓紧了
最后呢,来说说跟蔡司最没什么关系但大家很关心的“性价比”。笔者个人认为,如果你真的打算入手一枚蔡司入门。这款Zeiss Makro-Planar T* 100mm f/2无疑是一个很好的选择(算得上是易用性、功能性与画质兼具)。此外,由于笔者手中这代Classic版本的镜头已经停产(仍在售),未来将只有Milvus 100mm f/2.0镜头可选了。如果你钟爱传统蔡司的镜头外观设计,那么现如今也是一个不错的入手点。
镜头优势:
画质优异,边缘中心素质均属上乘
影调、色彩还原表现良好
金属质感,上手操控感良好
微距远摄均可满足
相对不足:
作为微距镜头,放大比偏小
高反差边缘色散重
光刻机制造需要哪些技术呢?做镜片的蔡司公司到底有多牛
你知道,人们日常工作和生活都里离不开的电脑、手机等各种人工智能类产品最核心的部分是什么呢?
是机器内部小小的芯片。
那你知道制造芯片至关重要的设备是什么吗?
对,那就是光刻机。
光刻机作为一种高精密芯片制造设备,其中使用的镜片所需要的精密程度更加惊人。
而生产这种光刻机镜片的蔡司公司更是一个传奇。
那么,光刻机制造需要哪些技术呢?为光刻机制造镜片的蔡司公司又有多厉害呢?
光刻机的制造需要哪些技术?
光刻机的制造体系非常复杂,有两点至关重要,即精密零部件和组装技术。
第一,一台光刻机的制造需要数万个精密零部件。通常来说,一台光刻机的制造需要大约八万个精密零件,而目前世界上最为先进的极紫外EUV光刻机所需要的制造零件更是高达十万余个。
一套完整的光刻机包括多个组成系统,主要包括曝光系统、自动对准系统、整机软件系统等。其中,曝光系统更是包含了照明系统和投影物镜。
在组成光科技的所有核心精密零件中,光学镜头、光学光源、双工作台又可以说是核心中的核心。
拥有高数值孔径的光学镜头是决定光刻机的分辨率和阈值误差能力。而分辨率和套值误差能力对于一台光刻机具有至关重要的重要性。而世界上最为先进的EUV极紫外光刻机唯一可以使用的镜头就是由蔡司公司生产的镜头。
光刻机的光学光源所包含的光源波长是决定光刻机工业能力的重要部分。需要特别注意的是,光刻机所需要的光源,必须具备体积小、功率高以及稳定的几个特点。
比如说极紫外EUV光刻机所使用的光源波长是仅仅只有13.5纳米的极紫外光,其所使用的光学系统极为复杂。
光刻机中所需要的工作台系能够影响光刻机运行过程中的精度和产效,含有的综合技术难度非常高。因为这种工作台中具有承载硅片来能够完成光刻机运行过程中的一系列超精密的运动系统,其中包括上下片、对准、景圆面型测量、曝光等等。
第二,一台光刻机不仅需要精密的零件,这些零件的组装技术也至关重要。
当所有零件都准备就绪之后,接下来的组装过程将直接影响一个光刻机的运行效能。现在光刻机主要生产商荷兰ASML公司(中文译名:阿斯麦尔)的生产过程从本质上来说更像是一个零件组装公司,因为ASML公司生产光刻机所需要的将近90%的部件是从世界各地采购,其在世界上拥有超过五千家供应商。
换句话说,ASML公司之所以能够在光刻机制造技术上打败尼康以及佳能等其他光刻机生产对手,从而在全球光刻机制造和销售市场上占据领先地位,一个重要原因就是强大的组装技术。
一家强大的光刻机组装企业需要具有各种娴熟的技术工人和各种组装方面的知识产权,从而能够清楚明白各种精密元件如何组装,进而通过他们娴熟的操作和系统的知识来快速和精确的制造一台光刻机。
我国目前在光刻机的技术方面,经过近二十年的关键技术攻克,已经取得长足发展。
从光刻机双工作台来说,中国华卓精科与清华团队生产联合研制的双工作台已经打破ASML的技术垄断,至于光刻机的同步光源设备和光学镜头的技术也在哈工大等全国知名科研机构的潜心研究中获得了迅猛发展。
可以说,目前我国人才、资源、资金等各个方面都已具备,未来我们拥有属于自己的光刻机只是时间问题,未来前景可期!
蔡司的光学镜头有何过人之处
正如前面说到的光刻机制造零件中至关重要的三大核心器械——光源、镜头、双工作台,在这其中光学镜头对于一台光科技来说极其重要,对于国家自主研制光刻机也十分重要。
那么,对于一台光刻机来说,光绪镜头到底有多么重要呢?
以ASML公司为例,目前该公司于早在2010年就已经生产出了生产的最为先进的EUV光刻机,但是一直没有大规模投入生产并商用,只知道2019年EUV光刻机才正式投入商用。
而ASML公司之所以在长达九年的时间里并没有投入商用的一个重要原因就是:他们并没有找到合适EUV光刻机使用的光学镜头。
要了解光源镜头的重要作用,我们要再次重申光刻机的工作原理。光刻机在芯片制造的过程中主要起一种“临摹”的作用,更进一步来说,就是通过极紫外光线来对硅晶圆表面进行一种反复曝光,从而将芯片厂商在图纸上设计好的图纸顺利打印在晶圆表面上,以便于下一步的雕刻流程。
镜头系统就是在其中负责将极紫外光线打在晶圆表面上的部分。由于晶圆对于曝光所需要的光源纯度以及光纤覆盖率要求非常高,这也就意味着其对于用于打光的光学镜头有着极其严苛的要求。
单从镜面光洁程度而言,7纳米及以下的芯片对于光源分辨率和纯度具有极高要求,要求EUV光刻镜头的光洁度要在50皮米以下(1米=1万亿皮米)。
更直观地来说,假设将这种光学镜头50皮米的表面积放大到德国的面积,镜面的起伏程度就好比此国家的起伏程度不得超过0.5厘米,倘若超过这一数值,就是不合格。
也因此我们可以看到,光学镜头的生产对于厂商来说是多么的苛刻。
然而困难总会被克服。德国蔡司公司就能够成功生产出此类光学镜片。
作为涉及领域涵盖摄影、测量、显微镜、医疗、天象仪等等很多高精密领域的蔡司公司来说,光学镜片的发展历史始终都有蔡司的身影。可以说,蔡司的历史,就是一部光学的历史。
蔡司对光学镜片制造非常严格,哪怕是产品生产过程出现一丝一毫的偏差,产品都会直接被废弃。
蔡司同样鼓励员工大胆创新,不断改进和精益求精的精神,促使蔡司能够长期在光学领域屹立不倒,不断研发出世界最为先进的光学镜片。
最典型的例子就是蔡司在“锂玻璃”基础上研发的“硼硅玻璃”,极大促进光学镜头发展。
蔡司是目前唯一掌握了EUV光学镜片技术的厂家,凭借着先进的技术优势,也吸引了ASML公司同蔡司的合作,根据报道显示,ASML持有蔡司24.9%的股份。
不仅仅是ASML,几乎整个半导体涉及的领域,都会有蔡司及其先进的镜片的身影。
总的来说,与大众对德国的工匠精神的印象一样,蔡司也如同大多数的德国企业保持着德国的优良传统。蔡司员工基本上都秉承着低调、演进、致力于客户服务的理念,凭借着先进技术研发,在世界各地英德大量客户。
蔡司公司的发展历程
那么,在光学领域如此名声大噪的蔡司公司,又有着什么样的发展历史呢?
蔡司公司历史悠久,到现在已经有近一百七十年的历史。
在第二次世界大战的时候,蔡司公司就是德国军队望远镜、测距仪以及各种火炮战机瞄准镜的主要供应商。
其中,蔡司制造的T镀膜极大地提高了德军的战斗力。因为这种镀膜可以让狙击手的望远镜不会由于受到阳光反射而暴露狙击手的位置。
也正是因为那时候德国蔡司的光学技术远远强于美国,1945年4月巴顿将军宁愿冒着破坏雅尔塔协定的风险,也要闯入已经划给苏联的东德地区,也要占领蔡司公司所在的耶拿以及德累斯顿两座城市。
美国原本准备动用600辆卡车将整个蔡司公司搬往西德,然而在苏联军队在德国的迅速推进下,不得不改变计划。
最终,在美国的操纵下,美国将蔡司的核心器械以及核心技术和管理人员,重新在西德的奥博科亨新建了一个蔡司。
美国帮助下在西德建立的蔡司公司,就是如今人们所熟知的蔡司公司总部。
苏联方面也占有了余下的蔡司器械和人员,建立了耶拿蔡司。
在1990年德国统一之时,在东德和西德双方促进下,西德的蔡司将东德的蔡司合并。
此时的蔡司在同日本的竞争中,迫不得已将自己旗下的两款相机样式卖给日本,并且开始向日本转让技术。
并且,受到日本电子快门的冲击下,蔡司的机械快门显得毫无还手之力。
到这个时候为止,蔡司因为公司亏损裁员导致人手紧缺,加上技术难以量化生产,在1990年的时候,蔡司每年由六名顶级员工只能磨制十套光刻镜头。
当时的ASML公司正在迅猛发展,一年需要蔡司制造几十套光刻镜头。
但是当时的缺乏技术工人的蔡司,面临巨大困难。
在机器将镜头粗磨之后,再用激光来测绘出镜头表面的起伏图。
之后完全按照图纸,由蔡司公司的“金手指”工匠们近进行手工打磨,来打磨掉高差几十纳米的那些部分,从而达到一种对称的感觉。
此时的蔡司公司拥有细致的雕刻技术的技术工匠远远不足。
即便是发展遇到瓶颈,也没有打倒蔡司,蔡司一点点克服了当前和未来的所有问题,最终跻身于光学行业前列。
作为国际光学领域巨头,在国际上很多领域都起到了巨大的作用,也是很多历史时刻的重要见证者。
比如,1857年蔡司产出第一台复式显微镜,帮助科学家们更好地探索微观世界。也是从这以后,蔡司所生产的显微镜就在科学界跻身于一流位置,很多科学家们都会使用。
备受人们熟知的达尔文就曾使用过蔡司显微镜。1891年,达尔文就使用蔡司显微镜研究了物种的起源以及变迁。
不仅如此,在1893年,科学家罗伯特·科赫也正是使用蔡司显微镜发现了霍乱弧菌。
有数据显示,到目前为止,世界上大约35位诺贝尔奖的获得者曾使用蔡司显微镜来完成自己的各项研究。这一数据体现出蔡司在光学领域的发展贡献,蔡司具有绝对的实力。
除此之外,蔡司发展各项领域中最受人熟知的专业摄影领域,也拥有不可多得的成就。
最典型的例子就是,蔡司在1980年生产出的世界上第一枚无畸变成像消散光镜头,极大地推动了摄影行业发展。
到了1896年,蔡司生产出的无散光、无畸形成像的35毫米蔡司镜头是目前摄像机标准镜头的最早版本,在当时就引起了广大摄影爱好者的兴趣和讨论,也成为其他厂商们模仿的标杆。
1969年,阿姆斯特朗成功登月后,也是通过蔡司镜头拍下了月球上第一个人类脚印。
由此可见,百年蔡司,以极致的要求,创造了光学领域发展史上的一个令同行望其项背的成功典范!
由此可见,创新和精益求精是一个企业成功不可或缺的最为重要的两个因素。
对于个人来说也是如此,只有做到以上创新和细致,才能获得成功!
对于光刻机和蔡司,你有什么看法呢?
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