-
--熱烈祝賀我會聯(lián)辦的科普活動被中國科協(xié)評為--優(yōu)秀科普活動
12月21日，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會辦公廳印發(fā)《關(guān)于對2020年全國科普日有關(guān)組織單位和活動予以表揚(yáng)的通知》（科協(xié)辦函普字【2020】158號），江蘇省機(jī)械工程學(xué)會、南京工程學(xué)會和江蘇省學(xué)會服務(wù)中心聯(lián)辦的“2020年全國科普日暨第一屆‘天印筑夢·科普智行’”活動，被評為優(yōu)秀科普活動。
關(guān)于學(xué)會
《Nature》刊登清華團(tuán)隊(duì)EUV光源新突破，有望解決國產(chǎn)光刻機(jī)難題
時間：2021/2/26 14:40:52 瀏覽次數(shù)：5549
字體：大
中
小
無法制造邏輯、存儲等高端芯片，是中國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展長期以來難以解決的痛點(diǎn)。這背后，EUV光刻機(jī)的缺失，是中國芯片制造無法進(jìn)一步升級的掣肘。
近日，一只來自清華大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇有關(guān)EUV光源的研究成果，而EUV光源正是EUV光刻機(jī)的核心基礎(chǔ)。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也給中國自研光刻機(jī)帶來了技術(shù)上支持。
穩(wěn)態(tài)微聚束，EUV光源的全新方案
EUV到底是什么東西？
簡單來說EUV是紫外線中波段處于（10nm~100nm）的短波紫外線，而光刻機(jī)工藝中通常定義在10~15nm紫外線。
EUV光刻機(jī)可以用波長只有頭發(fā)直徑一萬分之一的極紫外光，在晶圓上“雕刻”出電路，最后造出包含上百億個晶體管的芯片。波長越短，光刻的刀也越鋒利，但與此同時對精度的要求也更高。
據(jù)清華大學(xué)官網(wǎng)發(fā)布的消息，清華大學(xué)工程物理系教授唐傳祥研究組與“亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心”，以及“德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院”組成的合作團(tuán)隊(duì)在《Nature》雜志上刊發(fā)了題為《穩(wěn)態(tài)微聚束原理的實(shí)驗(yàn)演示》的研究論文。
該論文里，研究團(tuán)隊(duì)報告了一種新型粒子——“穩(wěn)態(tài)微聚束”（Steady-state microbunching，SSMB），并進(jìn)行了原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)利用波長1064nm的激光,操控位于儲存環(huán)內(nèi)的電子束，電子束在繞環(huán)一整圈（周長48米）后形成了精細(xì)的微結(jié)構(gòu)，即“穩(wěn)態(tài)微聚束”。
通過探測輻射，研究團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了微聚束的形成，隨后又驗(yàn)證了SSMB的工作機(jī)理。該粒子可以獲得光刻機(jī)所需要的極紫外（EUV）波段，這為大功率EUV光源的突破提供全新的解決思路。
因此，《Nature》評閱人對這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成果給予了高度評價，認(rèn)為該項(xiàng)研究展示了一種新的方法論，這必將引起粒子加速器和同步輻射領(lǐng)域的興趣。
EUV光刻機(jī)，中國造芯繞不過的坎
正如前文所說，光刻機(jī)承擔(dān)著芯片制造中最為復(fù)雜和關(guān)鍵的制作工藝步驟，是高端芯片生產(chǎn)中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備之一，其中7nm以下的先進(jìn)制程必須用到EUV光刻機(jī)。如果沒有EUV光刻機(jī)，那個國產(chǎn)芯片制程只能止步7nm。
以中芯國際為例，目前中芯國際的14nm工藝芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，12nm工藝也已相對成熟。但受限于沒有EUV光刻機(jī)，7nm工藝始終無法開展生產(chǎn)。
想要有所突破，必須購得最高規(guī)格的EUV光刻機(jī)。而荷蘭ASML公司是目前全球唯一能夠量產(chǎn)EUV光刻機(jī)的廠商。
就是這么一臺設(shè)備，一臺需要10萬個零配件，其中光源的設(shè)計和專利都是美國獨(dú)有，光刻機(jī)光源部分20%的核心部件全世界也只有美國能夠生產(chǎn)。一臺價值高達(dá)7億人民幣，而且一年產(chǎn)量只有幾十臺，且有限供應(yīng)給三星、臺積電等大客戶。
國內(nèi)廠商想購買一臺，太難。
目前，中國本土的光刻機(jī)制造商上海微電子已經(jīng)成功研制出了22nm級別的光刻機(jī)，但22nm遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前的高端芯片生產(chǎn)要求。
解決光刻難題，完善產(chǎn)業(yè)更為重要
作為國內(nèi)科研的中堅(jiān)力量，清華大學(xué)也肩負(fù)著攻克“卡脖子”的重?fù)?dān)。這一次在理論科學(xué)上的突破，給國內(nèi)光刻機(jī)的發(fā)展帶來了新的思路。
但從理論走向?qū)嵨铮廊灰呗L的道路，只有產(chǎn)業(yè)鏈上下游的配合，才能獲得真正成功。
早前，中科院就曾宣布開展“率先行動”計劃，集中全院力量聚焦國家最關(guān)注的重大領(lǐng)域攻關(guān)，這其中就包括了光刻機(jī)。除中科院外，華為等廠商也加速研發(fā)突破光刻機(jī)等技術(shù)，僅華為就計劃在2年內(nèi)投入80億美元，要在光刻機(jī)技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)突破。
但以國內(nèi)目前薄弱的基礎(chǔ)，短期內(nèi)攻克EUV設(shè)備并不現(xiàn)實(shí)，畢竟EUV光刻機(jī)是整套光刻體系中最困難的一塊。中國要推進(jìn)完整的光刻工業(yè)體系的發(fā)展，只能采取從低到高的策略，比如193nm深紫外ArF干式光刻機(jī)、浸沒式光刻機(jī)，以及周邊設(shè)備材料等。
在克服EUV光源等因素的影響以外，電能巨大消耗、挑選合適的光刻膠、高昂的資金成本都是EUV光刻機(jī)需要面對的問題。
因此，相比于EUV光刻機(jī)，國內(nèi)廠商更應(yīng)該在DUV光刻機(jī)站住腳跟，從周邊設(shè)備與材料切入，逐步解決產(chǎn)業(yè)中存在的問題，把產(chǎn)業(yè)做扎實(shí)，最終才能完成光刻機(jī)的發(fā)展。
