堪比兩彈一星的重大突破-“超分辨光刻裝備研製”透過驗收

科技日報11月30日頭版頭條、央視11月30日午間新聞分別對中科院光電技術研究所承擔的國家重大科研裝備研製專案“超分辨光刻裝備研製”透過驗收進行了報道!

堪比兩彈一星的重大突破-“超分辨光刻裝備研製”透過驗收

堪比兩彈一星的重大突破-“超分辨光刻裝備研製”透過驗收

堪比兩彈一星的重大突破-“超分辨光刻裝備研製”透過驗收

堪比兩彈一星的重大突破-“超分辨光刻裝備研製”透過驗收

堪比兩彈一星的重大突破-“超分辨光刻裝備研製”透過驗收

看過這個新聞,內心是相當激動,定當多喝兩杯!

“中興事件”大家還記憶尤新,中國對積體電路的需求量始終佔全球的1/3,自給率還不到10%,對外依賴卻相當嚴重,每年積體電路進口額超2000億美元;這可算是西方把持的為數不多的最後陣地,雖然在商用積體電路晶片領域暫時還不能完全替代,但是我們已經攻上了山頭,如果把每一枚晶片看成照片的話,光刻機就是形成照片底片的,刻蝕機就是在晶圓底板上覆印照片;刻蝕機早已突破(2018年3月3日央視紀錄片《大國重器》:上海的中微半導體,7nm刻蝕機),如今光刻機也突破,整合晶片領域再無瓶頸限制,最終大規模商用只是時間問題,當浮一大白!

首先是技術獨創,真正中國人的智慧!熟悉積體電路我們都知道荷蘭ASML的EUV光刻機世界頂尖,只此一家,Intel、蘋果、三星這些巨頭全都要使用,一臺光刻機就要1。2億美金,前不久有新聞講中芯國際已經向ASML訂購了一臺EUV光刻機,用於目前最先進的7nm製程研發,預計將於2019年交付;而針對有傳言根據瓦森納協定ASML會不賣中國光刻機,該公司中國區總裁迴應說這都是誤解、不真實的;而我猜想這大概不是什麼誤解,而是再不賣今後不但賣不了這麼貴,還可能賣不掉了!

下面來看這激動人心的獨創在什麼地方:

1、 這就是關鍵技術路線完全不一樣!國外採用的是中波、短波、超短波、極短波的深紫外線、極紫外線技術路線;我國正相反,採用長波紫外線的技術路線。

紫外線在電磁波譜的波長是:10-400奈米。其中:波長在10~200奈米的紫外線,能夠被空氣中的氮、氧、二氧化碳和水所吸收,只能在真空中傳播,也稱真空紫外,利用技術要求很高,利用價格昂貴;波長在200~400奈米的紫外線,可在大氣層內傳播,也稱大氣紫外,利用技術要求很低,利用價格較低;常見的紫外線分:短波紫外線、中波紫外線、長波紫外線。短波紫外線的波長是:100-280奈米;中波紫外線的波長是:280-315奈米;長波紫外線的波長是:315-400奈米。

國外最高階光刻機採用特別短的紫外線,叫極紫外線,例如ASML的EUV光刻機就使用的13。5奈米極紫外光源;要在完全真空條件工作。目前能製造7奈米、5奈米、甚至1。5奈米晶片。我國是採用特別長的紫外線,是365奈米長波紫外線技術光刻機,能在普通大氣環境中工作。採用多重曝光技術後,目前可製造10奈米級別的晶片。今後技術提高後也能製造1奈米級別的晶片。

這其中的意義非常深遠,如果跟著別人技術路線走,這條技術路線充斥西方專利,不僅要購買昂貴技術,每一步都可能被控侵犯智慧財產權的危險;反之,現在的長波紫外線技術路線,完全是新天地,專利都是中國的,擁有完全自主智慧財產權!

2、波長上的區別才是最基本的,而在突破解析度衍射極限方面的意義將極為深遠,什麼意思,也就是說ASML的現有技術路線其解析度已經達到理論極限,最多再在多重曝光條件下提高解析度並且代價越來越高;而在這項世界性的難題面前,光電所早在2003年便率先實現了理論突破,光電所開始研究一種新辦法:用長波紫外光激發出金屬膜中的有序的電子光,把這個電子光用於光刻;原理很簡單,可要真正實現便是從那時直到現在過去了15年,而這個實現的秘密是誰都不會說的!如果把紫外線光刀理解成顯微鏡,把電子光刀理解成顯微鏡下才能看見得非常渺小的刀,電子直徑是飛米級,1奈米等於100萬飛米,用365奈米的長波紫外光刀,啟動飛米級的電子光刀!你可以想像這樣一種技術與ASML相比完全不在一個維度上,開闢了一片極為廣闊的空間,意味著將來晶片級別可以再次得到突破!完全是獨闢蹊徑,意義極為深遠!

3、用途廣泛,ASML的只能生產積體電路晶片,而我們的光刻機可不只是這一種用途!驗收專家表示,利用超分辨光刻裝備,專案組為航天科技集團第八研究院、中科院上海微系統與資訊科技研究所、電子科技大學、四川大學華西二院、重慶大學等多家單位制備了一系列奈米功能器件,包括大口徑薄膜鏡、超導奈米線單光子探測器、切倫科夫輻射器件、生化感測晶片、超表面成像器件等,驗證了超分辨光刻裝備奈米功能器件加工能力,已達到實用化水平!

4、白菜價!科技日報指出:“ASML的EUV光刻機使用的13。5奈米的極紫外光源,價格高達3000萬元,還要在真空下使用。”專案副總師胡松說,“而我們使用的365奈米紫外光的汞燈,只要幾萬元一隻。我們整機價格在百萬元級到千萬元級,加工能力介於深紫外級和極紫外級之間,讓很多使用者大喜過;西方將來說不定還要進口中國光刻機;不僅晶片技術與西方一樣先進,我們還會更便宜,而且實際操作不需要真空!這裡帶來的就是可維護可操作性非常強,也就是不但買的便宜,而且用起來也簡單便宜好維護!