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超级SP光刻机是什么梗?

来源:安博体育电竞    发布时间:2023-10-10 21:20:52

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  这几天被一款超级光刻机刷屏了。新闻媒体报道,11月29日,中科院光电技术研究所的“超分辨光刻装备研制”通过验收,称这是世界上首台用紫外光源实现了22纳米分辨率的光刻机。

  对于这台光刻机的问世,媒体不乏赞誉之辞,中青在线、光明网、环球时报、科技日报等主流媒体都报道了,都盛赞我国造出了新式光刻机,与传统的光刻机的原理不同,打破了西方的垄断,拥有自主知识产权。

  “ASML的EUV光刻机使用的13.5纳米的极紫外光源,价格高达3000万元,还要在真空下使用。而个人会使用的365纳米紫外光的汞灯,只要几万元一只。我们整机价格在百万元级到千万元级,加工能力介于深紫外级和极紫外级之间,让很多用户大喜过望。”

  总之,这台新式光刻机的技术比ASML的还要先进,成本还要低很多高,以后中国的芯片企业不需要过多的担心买不到先进的光刻机了。

  但是看到这些新闻,笔者感到有点疑惑,随后搜索下了相关评论。不少人都对此表示质疑,指出该光刻机目前还不能刻商用的芯片,处在实验阶段,不过也肯定技术成果的先进。

  首先,光刻机是一个极其复杂的设备,几万个零件,技术上的含金量甚至不亚于大飞机,目前最高端的设备也只有ASML能够做出来。ASML的一线研发工程师都有七千多人,而且ASML是典型的开放式研究,和全世界许多大学和科技机构都有合作,甚至把实验室搬到大学,所以参与ASML研发的人员远不止几千人。

  与ASML合作的大学和科研机构不计其数,不仅与大学和研究机构合作,ASML与供应商的合作也非常开放,向供应商提供大量的背景技术用于促进研发。所以为研发光刻机,ASML内部七千多研究人员,加上外部几千研发人员,再加上供应商数以万计的研发人员,光研发就这么多人,加上生产制造和其他服务人员,整个光刻机项目需要的人力可想而知。而光电所总员工才1200人,实际一线研发人员估计才几百人,而且项目远不止光刻机一项。怎会是在这么短时间就做出更先进的光刻机?这有点不可思议,就等于说几百人的研究团队突然做出超越波音和空客的大飞机一样。

  其次,新闻媒体报道的SP光刻机全称是表面等离子体(surface plasmon,SP)光刻机,笔者查阅了相关论文和专利,发现世界上目前研究SP光刻机的机构极少,主流的光刻机生产商都未投入相关的研究。根本原因在于目前该技术还有很大缺陷,无法应用于商用芯片的制造。

  虽然表面等离子体超分辨成像光刻分辨力高,但光刻胶图形深度浅、对比度低,不足以满足一般性应用需求。超分辨成像的物理机制来源于金属薄膜激发的表面等离子体对携带纳米图形结构信息的倏逝光波的操纵,该倏逝波在光刻胶中呈指数衰减规律,曝光图形在光刻胶中有效作用距离太短,因此光刻得到的光刻胶图形深度浅、对比度差。总之这种技术有理论上难以克服的缺陷。

  普度大学、日本理化所在十几年前研究过相关的技术,也申请了相关的专利,但后期都未继续发展。

  所以这项技术虽然是高科技,但是因为一些理论上的问题,无法应用于商用芯片的制造。这个光刻机与芯片企业要的光刻机不是同一种,此光刻机非彼光刻机,这也是为什么主流光刻机生产商都未进行有关的研究。但是媒体误解了意思,把这种光刻机与芯片企业要的光刻机对等起来,还加上替代ASML的字样,让人误以为中国真能生产出替代性的新式光刻机。

  当然作为科研院所,研发这样的光刻机无可厚非,但是媒体刻意误导就有点问题。更可笑的是很多辟谣的文章,本着不吹不黑的态度,但都不敢指出这款光刻机原来不是企业想要的那种光刻机,反而加重人们的误解。

  第三,光刻机是很重要的设备,国家为此也投入了很大力量。上海微电子装备公司就是专门研发和制造光刻机的,上海微电子从无到有逐渐追赶西方企业,目前已经取得可喜的成绩,在光刻机方面也申请了几千件专利。这些搞光刻机的研究人员都奋斗白了头,还在不断追赶西方,但是突然间就有人称弯道超车了,估计他们都哭笑不得。

  光刻机就是芯片核心的生产设备,制造芯片必须用到光刻机。光刻机也称掩模对准曝光机,曝光系统,光刻系统等,由紫外光源、光学镜片、对准系统等部件组装而成。在芯片工艺流程中,光刻机投射光束,穿过印着图案的掩模及光学镜片,将电路图案曝光在带有光感涂层的硅片上,通过蚀刻曝光的部分形成凹槽图案,再进行沉积、蚀刻、掺杂,形成出不同的集成电路。光刻机需要在指甲盖大小的硅片上构建数以亿计的晶体管,精确到纳米级别。

  光刻机的研发和制造极其复杂和精密,涉及到精密零部件多达几万个,对误差和稳定能力的要求极高。对于如此复杂和巨大的项目,哪有那么容易弯道超车,能够占有一席之地都要无数科学家熬白了头。那些在一线研究光刻机的科学家都令人敬佩,他们选择一个非常不容易出成果的领域,有可能半辈子都默默无闻,但这些都对国家科技的发展非常重要。

  而媒体把两种光刻机搞混淆了,以为这款SP光刻机可以替代生产芯片的光刻机,有点贻笑大方了。


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