中科院5nm激光光刻弯道超车?95后本科生DIY纳米级光刻机?背后的真实情况是这样的!

日期:2020-07-22 12:21:08 作者:guest 浏览: 查看评论 加入收藏

7月16日,在台积电二季度业绩说明会上,该公司透露,未计划在9月14日之后为华为继续供货。而美国政府5月15日宣布的对华为限制新规将于9月15日生效。

中国苦“芯”久矣!中国慕“光刻机”亦久矣!如果我们真的在核心技术领域取得了重大进展,那确实值得大书特书,大力报道;但如果夸大其实,自我高潮,那只能是误导群众,贻笑大方。

对美帝的接连制裁和打压,许多科技圈从业者现实中还没被鱼刺卡过喉咙,却已在精神上饱尝如鲠在喉的痛苦。

在众多“鱼刺”中,芯片无疑是扎得最深的那一根,而光刻机则是阻隔这根刺头被拔出的主要障碍之一。

在媒体的狂轰乱炸之下,即使从事的是和芯片八竿子打不着边儿的行业,恐怕也会对光刻机略知一二。简单来说,半导体芯片制造分为 IC 设计、 IC 制造、 IC 封测三大环节, 光刻作为 IC 制造的核心环节,其工作原理可以被理解为“萝卜雕花”,只不过是在硅片上雕,主要作用是将掩模版上的芯片电路图转移到硅片上。 由于光刻的工艺水平直接决定芯片的制程水平和性能水平,光刻成为 IC 制造中最复杂、最关键的工艺步骤, 光刻的核心设备——光刻机更是被誉为半导体工业皇冠上的明珠。

“得不到的永远在骚动”,因为太过渴望,和光刻机有关的任何风吹草动往往都会成为大新闻。就在前几天,有2则和光刻相关的消息呈现刷屏之势:其一是“ 中科院发布5nm激光光刻技术”,被部分媒体解读为“中国芯取得历史性突破”、“荷兰ASML将被我们取代(ASML笑笑表示不说话)”;其二是“ 95后本科生低成本DIY纳米级光刻机”,该名学生则被冠以“真正的后浪”、“中国芯片行业未来的希望”等称号。

诚然,中国苦“芯”久矣!中国慕“光刻机”亦久矣!如果我们真的在核心技术领域取得了重大进展,那确实值得大书特书,大力报道;但如果夸大其实,自我高潮,那只能是误导群众,贻笑大方。

5nm激光光刻研究进展≠光刻机进展

近日,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张子旸与国家纳米中心研究员刘前合作,在Nano Letters上发表了题为5 nm Nanogap Electrodes and Arrays by a Super-resolution Laser Lithography(DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00978)的研究论文,报道了一种 新型5nm超高精度激光光刻加工方法。

为什么说是新型呢?因为荷兰ASML公司是全球唯一能生产EUV光刻机的公司,他们之前表态7nm以下工艺都需要EUV光刻机才行。 现在中科院苏州纳米所的团队开发了一种不需要使用EUV技术就可以制备出5nm特征线宽的激光光刻技术。

据悉,半导体光刻最重要的指标是光刻分辨率,它跟波长及数值孔径NA有关,波长越短、NA越大,光刻精度就越高,EUV光刻机就是从之前193nm波长变成了13.5nm波长的EUV极紫外光,而NA指标要看物镜系统,ASML在这方面靠的是德国蔡司的NA=0.33的物镜,下一代才回到NA=0.55的水平。

中科院苏州所联合国家纳米中心开展的这项研究有所不同,在无机钛膜光刻胶上,采用双激光束(波长为405 nm)交叠技术,通过精确控制能量密度及步长,实现了1/55衍射极限的突破(NA=0.9),达到了最小5nm的特征线宽。

此外,该研究使用了研究团队开发的具有完全知识产权的激光直写设备,利用激光与物质的非线性相互作用来提高加工分辨率,有别于传统的缩短激光波长或增大数值孔径的技术路径,打破了传统激光直写技术中受体材料为有机光刻胶的限制,可使用多种受体材料,扩展了激光直写的应用场景。

首先需要明确的是,中科院5nm光刻技术的成功,确实是值得肯定、鼓舞人心的好事情。但如果就此得出“中国已经弯道超车ASML”、“我们将取代荷兰的ASML光刻机”、“ASML的EUV光刻机将变成白菜价”之类的结论,那就是偷换概念、歪曲事实了。

一位业内人士强调:“该文章中并没有提到5nm是用于芯片制造,而是研究团队利用激光直写技术,实现了纳米狭缝电极阵列结构的规模生产。狭缝电极是光电子器件的基础元件,并非是集成电路。 能生产零件和能把复杂的电路功能融合,两者之间存在着很大的差距。这个类似中科院去年发表文章称,实现了2nm晶体管的设计,但被部分媒体说成了2nm芯片。虽然都是2nm,可是完全不是一个概念。”

另外,即使该技术未来可被用于芯片制造, 但实验室技术和工业量产之间也隔着十万八千里的距离。另一位业内人士表示:“中科院的5nm激光光刻技术目前仅仅局限于实验室小规模小批量的进行实验,不论是光刻的面积还是光刻的速度,都要比目前工业应用的光刻机弱很多,想要实现大规模批量的生产,要等到这项技术必须完全成熟了才有可能实现。至于这种5nm激光光刻技术什么时候能够实现量产,我们不得而知,但从光刻机研发的历史以及技术的晋级难度来看,这种光刻技术想要实现量产,我认为至少需要5年时间以上甚至更长。”

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