光刻機可能大多數人都不了解，它是我們制作芯片的重要裝備。對于芯片也是制約一個(gè)**科技，設備發(fā)展的重要因素。下面就隨著(zhù)四川光刻機公司一起來(lái)看看中科院研究出新型紫外超分辨光刻機這一突破中間發(fā)生的一些小故事和這一設備誕生的歷程。

經(jīng)過(guò)近七年艱苦攻關(guān)，“超分辨光刻裝備研制”項目通過(guò)驗收。這意味著(zhù)，現在中國有了“**上首臺分辨力紫外(即22納米@365納米)超分辨光刻裝備”。

換句話(huà)說(shuō)，我國科學(xué)家研制成功了一種非常強大的光刻機。

光刻機，那可是芯片制造的核心裝備。我國一直在芯片行業(yè)受制于人，在光刻機領(lǐng)域更是如此，時(shí)常遭遇國外掐脖子、禁售等種種制約。

對于這次的突破，驗收**組的意見(jiàn)是：

“該光刻機在365納米光源波長(cháng)下，單次曝光線(xiàn)寬分辨力達到22納米。項目在原理上突破分辨力衍射極限，建立了一條高分辨、大面積的納米光刻裝備研發(fā)新路線(xiàn)，繞過(guò)國外相關(guān)知識產(chǎn)權壁壘?！?/span>

消息一出，很多人都紛紛稱(chēng)贊，但大多數都是不明覺(jué)厲，當然也有人說(shuō)是吹牛。這個(gè)消息背后，到底意味著(zhù)什么呢？

這個(gè)突破亮點(diǎn)很多，其中值得關(guān)注的有幾個(gè)點(diǎn)，量子位簡(jiǎn)單總結如下：

光源：粗刀刻細線(xiàn)

這個(gè)國產(chǎn)的光刻機，采用365納米波長(cháng)光源，屬于近紫外的范圍。

通常情況下，為了追求更小的納米工藝，光刻機廠(chǎng)商的解決方案是，使用波長(cháng)越來(lái)越短的光源。ASML就是這種思路。

現在國外使用*廣泛的光刻機的光源為193納米波長(cháng)深紫外激光，光刻分辨力只有38納米，約0.27倍曝光波長(cháng)。

這臺國產(chǎn)光刻機，可以做到22納米。而且，“結合雙重曝光技術(shù)后，未來(lái)還可用于制造10納米級別的芯片”。

也就是說(shuō)，中科院光電所研發(fā)的這臺光刻機，用波長(cháng)更長(cháng)（近紫外）、成本更低（汞燈）的光源，實(shí)現了更高的光刻分辨力（0.06倍曝光波長(cháng)）。

項目副總設計師、中科院光電技術(shù)研究所研究員胡松在接受《中國科學(xué)報》采訪(fǎng)時(shí)，打了一個(gè)比方：“這相當于我們用很粗的刀，刻出一條很細的線(xiàn)?！边@就是所謂的突破分辨力衍射極限。

因此，它也被稱(chēng)為**上首臺分辨力的紫外超分辨光刻裝備。

成本：高端設備“白菜價(jià)”

波長(cháng)越短，成本越高。

為獲得更高分辨力，傳統上采用縮短光波、增加成像系統數值孔徑等技術(shù)路徑來(lái)改進(jìn)光刻機，但問(wèn)題在于不僅技術(shù)難度極高，裝備成本也極高。

ASML第五代光刻機使用波長(cháng)更短的13.5納米極紫外光（EUV），用于實(shí)現14納米、10納米、及7納米制程的芯片生產(chǎn)。

一臺這樣的光刻機售價(jià)1億美元以上。

而中科院光電所這臺設備，使用波長(cháng)更長(cháng)、更普通的紫外光，意味著(zhù)國產(chǎn)光刻機使用低成本光源，實(shí)現了更高分辨力的光刻。

有網(wǎng)友評價(jià)稱(chēng)，中國造的光刻機說(shuō)不定和其他被中國攻克的高科技設備一樣，以后也成了白菜價(jià)。

突破：破局禁運，彎道超車(chē)

這臺光刻機的出現，還有另一個(gè)重要的意義。

這里我們引用央廣的報道：

“超分辨光刻裝備項目的順利實(shí)施，打破了國外在高端光刻裝備領(lǐng)域的壟斷，為納米光學(xué)加工提供了全新的解決途徑，也為新一代信息技術(shù)、新材料、生物醫療等**戰略技術(shù)領(lǐng)域，基礎**和國防安全提供了核心技術(shù)保障。

項目副總設計師、中科院光電技術(shù)研究所研究員胡松介紹：“**個(gè)首先表現于我們現在的水平和**上已經(jīng)可以達到持一致的水平。分辨率的指標實(shí)際上也是屬于國外禁運的一個(gè)指標，我們這項目出來(lái)之后對打破禁運有很大的幫助?！?/span>

“第二個(gè)如果國外禁運我們也不用怕，因為我們這個(gè)技術(shù)再走下去，我們認為可以有**。在芯片未來(lái)發(fā)展、下一代光機電集成芯片或者我們說(shuō)的廣義芯片（研制領(lǐng)域），有可能彎道超車(chē)走在更前面?！?/span>

局限

當然，我們也不能頭腦發(fā)熱。

這個(gè)設備的出現，并不意味著(zhù)我國的芯片制造立刻就能突飛猛進(jìn)。一方面，芯片制造是一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，另一方面中科院光電所的光刻機還有一定的局限。

據介紹，目前這個(gè)裝備已制備出一系列納米功能器件，包括大口徑薄膜鏡、超導納米線(xiàn)單光子探測器、切倫科夫輻射器件、生化傳感芯片、超表面成像器件等，驗證了該裝備納米功能器件加工能力，已達到實(shí)用化水平。

也就是說(shuō)，目前主要是一些光學(xué)等領(lǐng)域的器件。

不過(guò)也有知乎網(wǎng)友表示“以目前的技術(shù)能力，只能做周期的線(xiàn)條和點(diǎn)陣，是無(wú)法制作復雜的IC需要的圖形的”。

這一技術(shù)被指“在短期內是無(wú)法應用于IC制造領(lǐng)域的，是無(wú)法撼動(dòng)ASML在IC制造領(lǐng)域分毫的……但形成了一定的威脅，長(cháng)期還是有可能取得更重要的突破的?！?/span>

中國光刻機制造落后現狀

目前**上生產(chǎn)光刻機的主要廠(chǎng)商有荷蘭的ASML、日本的尼康、佳能。其中，數ASML技術(shù)很**。

國內也有生產(chǎn)光刻機的公司，比如上海微電子裝備，但技術(shù)水平遠遠落后于A(yíng)SML。

上海微電子裝備目前生產(chǎn)的光刻機僅能加工90納米工藝制程芯片，這已經(jīng)是國產(chǎn)光刻機高水平。而ASML已經(jīng)量產(chǎn)7納米制程EUV光刻機，至少存在著(zhù)十幾年的技術(shù)差距。

光刻機是制造芯片的核心裝備，過(guò)去一直是中國的技術(shù)弱項。光刻機的水平嚴重制約著(zhù)中國芯片技術(shù)的發(fā)展。我們一直在被“卡脖子”。

國內的芯片制造商中芯**、長(cháng)江存儲等廠(chǎng)商不得不高價(jià)從ASML買(mǎi)入光刻機。

今年5月，日經(jīng)亞洲評論曾報道，中芯**向**半導體設備大廠(chǎng)ASML下單了一臺1.2億美元的EUV光刻機，預計將于2019年初交貨。

另外，長(cháng)江存儲今年也從ASML買(mǎi)入一臺浸潤式光刻機，售價(jià)高達7200萬(wàn)美元。

那么，所謂的光刻機到底是啥？

光刻機原理

光刻機，芯片制造的核心設備之一。中科院光電所的胡松、賀曉棟在《中科院之聲》發(fā)表的一篇文章中這樣介紹它的重要性：

“后工業(yè)時(shí)代包括現在的工業(yè)3.0、工業(yè)4.0，都以芯片為基礎，光刻機作為制造芯片的工具，就相當于工業(yè)時(shí)代的機床，前工業(yè)時(shí)代的人手。

但比較特殊的是，光刻機以光為“刀具”。具體來(lái)說(shuō)，工藝流程大致是這樣的：

“在硅片表面覆蓋一層具有高度光敏感性光刻膠，再用光線(xiàn)透過(guò)掩模照射在硅片表面，被光線(xiàn)照射到的光刻膠會(huì )發(fā)生反應。

此后用特定溶劑洗去被照射/未被照射的光刻膠， 就實(shí)現了電路圖從掩模到硅片的轉移?！?/span>

這只是一個(gè)簡(jiǎn)化的過(guò)程，通常情況下，想要用光刻機制造出一個(gè)芯片，需要在極其細微的結構上進(jìn)行上百次套刻和數千道工藝，需要幾百種設備才能完成。

這次中科院研制成功的光刻機，能力達到了22納米。這是什么概念呢？中科院的文章中提到了一個(gè)對比：

“頭發(fā)的直徑約為80微米，22納米是頭發(fā)直徑的1/3600。也就是說(shuō)，這個(gè)光刻機能夠在頭發(fā)表面加工各種復雜的結構?！?/span>

這臺光刻機，是誰(shuí)研發(fā)出來(lái)的？

中科院光電所的7年探索

這臺光刻機背后的研究機構是中科院光電所。

帶頭完成這項研發(fā)任務(wù)的，是中科院光電所所長(cháng)、超分辨光刻裝備項目首席科學(xué)家、中國科學(xué)院大學(xué)教授&博導羅先剛研究員。

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