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科技日报:国产22纳米光刻机还治不了咱们的“芯”病！

發(fā)帖：zgzx1 | 2018/12/3 12:42:22 | 第 1 樓

科技日报:国产22纳米光刻机还治不了咱们的“芯”病！

     [摘要]驗(yàn)收會上也有記者問：該光刻設(shè)備能不能刻芯片，打破國外壟斷？光電所專家回答說：“用于芯片需要攻克一系列技術(shù)難題，距離還很遙遠(yuǎn)”。

     11月29日，中科院研制的“超分辨光刻裝備”通過驗(yàn)收。消息傳著傳著，就成了謠言——《國產(chǎn)光刻機(jī)偉大突破，國產(chǎn)芯片白菜化在即》《突破荷蘭技術(shù)封鎖，彎道超車》《厲害了我的國，新式光刻機(jī)將打破“芯片荒”》……

     筆者正好去中科院光電所旁聽此次驗(yàn)收會，寫了報(bào)道，還算熟悉，無法茍同網(wǎng)上一些漫無邊際的瞎扯。

     中科院研制的這種光刻機(jī)不能（像一些網(wǎng)媒說的）用來光刻CPU。
     它的意義是用便宜光源實(shí)現(xiàn)較高的分辨率，用于一些特殊制造場景，很經(jīng)濟(jì)。

     先解釋下：光刻機(jī)不光是制造芯片用。
     一張平面（不論硅片還是什么材料）想刻出繁復(fù)的圖案，都可以用光刻——就像照相，圖像投在感光底片上，蝕掉一部分。半個(gè)多世紀(jì)前，美國人用這個(gè)原理“印刷”電路，從而有了大規(guī)模集成電路——芯片。

     為了節(jié)能和省硅料，芯片越做越小，逼得光刻機(jī)越做越極端。線條細(xì)到一定程度，投影就模糊了。要清晰投影，線條粗細(xì)不能低于光波長的一半。頂尖光刻機(jī)用波長13.5納米的極紫外光源，好刻10納米以下的線條。

     但穩(wěn)定的、大功率的極紫外光源很難造，一個(gè)得3000萬元人民幣。要求工作環(huán)境嚴(yán)苛，配合的光學(xué)和機(jī)械部件又極端精密，所以荷蘭的ASML公司獨(dú)家壟斷極紫外光刻機(jī)，創(chuàng)造了“一臺賣一億美金”的神話。

     十幾年前，國際上開始對表面等離子體（surface plasma，SP）光刻法感興趣。中科院光電所從2003年開始研究，是較早出成果的一個(gè)團(tuán)隊(duì)。所謂SP，光電所的科學(xué)家楊勇向筆者解釋：拿一塊金屬片和非金屬片親密接觸，界面上有一些亂蹦的電子；光投影在金屬上，這些電子就有序地震蕩，產(chǎn)生波長幾十納米的電磁波，可用來光刻。

     但這種電磁波很弱，所以光刻膠得湊近了，才能刻出來。且加工精度與ASML的光刻機(jī)沒法比。刻幾十納米級的芯片是沒法用SP光刻機(jī)的，至少以現(xiàn)在的技術(shù)不能。

     驗(yàn)收會上也有記者問：該光刻設(shè)備能不能刻芯片，打破國外壟斷？光電所專家回答說，用于芯片需要攻克一系列技術(shù)難題，距離還很遙遠(yuǎn)。

     總之，中科院的22納米分辨率光刻機(jī)跟ASML壟斷的光刻機(jī)不是一回事，說前者彎道超車，就好像說中國出了個(gè)競走名將要超越博爾特。

     各家媒體第一時(shí)間報(bào)出的信息，就我看到的還算中規(guī)中矩。但后來網(wǎng)媒添枝加葉，搞到離譜。有些傳播者為吸引眼球、賺錢，最愛制造“自嗨文”和“嚇尿體”。聽到國產(chǎn)科技成就先往大里吹，驢吹成馬，馬吹成駱駝，好賣個(gè)駱駝價(jià)。

     這種“科技報(bào)道”是滿足虛榮心的偽新聞。行家聽了眉頭一緊，避之大吉。也難怪許多科學(xué)家怕上新聞。

     1、這個(gè)設(shè)備科研立項(xiàng)也不是用來做高端芯片光刻工藝的，而且光電所也沒有宣傳過這個(gè)用途，都是外行和媒體錯(cuò)誤解讀，一廂情愿的以為這個(gè)是芯片制造用的光刻機(jī)。

     2、光電所已經(jīng)是國內(nèi)做得最好的了，飯要一口一口吃，中科院光電所的底蘊(yùn)是實(shí)打?qū)嵶鍪碌摹?br>     由此獲得的技術(shù)積累本身很有價(jià)值！如高均勻性照明，超分辨光刻鏡頭，納米級分辨力檢焦及間隙測量，超精密、多自由度工件臺及控制等關(guān)鍵技術(shù)。

     3、我們首先解決0到1，再解決1到100，不能因?yàn)闀簳r(shí)不能量產(chǎn)、與國外頂尖光刻機(jī)比性能有些差距，吃瓜群眾就立馬從吹轉(zhuǎn)黑。因?yàn)槟壳坝胁罹辔覀兙筒豢赡芡黄仆鈬藟艛鄦幔靠隙ú皇恰?br>
     4、或許這么多年以來大家都被各種造假搞怕了，但是看待問題時(shí)還是不要戴著有色眼鏡，嘗試寬容，深入思考，實(shí)事求是。我們是落后于別人，但暫時(shí)沒有成果不代表大家都在混日子，唯成果論本身就不是科學(xué)的態(tài)度，不接受一上來就直接定性，不接受一桿子把所有科研工作者打死。

     5、拋開唯恐天下不亂的非專業(yè)胡扯、有偏差的報(bào)道，也排除可能光電所宣傳者有意或無意的誤導(dǎo)，也許我們在未來很長一段時(shí)間內(nèi)都無法打破ASML的壟斷，但是也需冷靜看待成果，為實(shí)質(zhì)進(jìn)步鼓掌。既不吹牛夸大，也不習(xí)慣偏見，更無需妄自菲薄。

     6、希望以后國內(nèi)的專家在源頭報(bào)道或者講述這些技術(shù)的時(shí)候，一定要向執(zhí)筆者講述清楚這個(gè)技術(shù)的具體意義和差距，別用模棱兩可的詞語，讓媒體帶節(jié)奏誤解。這對我國的整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)、甚至科技創(chuàng)新來說，也是有積極意義的。有些媒體先胡吹消費(fèi)一次，以后反轉(zhuǎn)狂貶，再消費(fèi)一次，這都是那些無良媒體的套路。


     國產(chǎn)的SP光刻機(jī)到底牛在哪兒？

     很多人只盯著新聞里22nm這個(gè)指標(biāo)，其實(shí)大家要關(guān)注的是“365nm的光源，單次曝光線寬可達(dá)22nm”。注意到我加黑的那幾個(gè)關(guān)鍵詞了嗎？22nm指標(biāo)雖然很棒但是業(yè)界早就做過了，到底哪里厲害呢？所以關(guān)鍵是用365nm的光源單次曝光做到22nm，懂點(diǎn)光學(xué)的就知道這意味著什么：打破了傳統(tǒng)的衍射極限。

     由于衍射效應(yīng)，成像分辨率會受到限制，最終的分辨率取決于波長、數(shù)值孔徑等參數(shù)，波長越小、數(shù)值孔徑越大分辨率則越高。所以ASML這些年來主要的研究方向就是利用更短的波長（近紫外-深紫外-極紫外）、增大數(shù)值孔徑（更復(fù)雜的物鏡、液體浸沒）。但是每進(jìn)一步都變得更加艱難，對系統(tǒng)設(shè)計(jì)、加工裝配、誤差檢測等等諸多方面都提出了更為苛刻的要求，成本也越來越高昂。

     在光刻機(jī)研制方面，我們一直有兩個(gè)選擇：沿用ASML的老路走一遍，還是另辟蹊徑通過新原理彎道超車？我們國家目前兩個(gè)選擇都在做。而這臺SP光刻機(jī)的研制成功，就是讓我們看到了彎道超車的可能性。其實(shí)從原理上，這簡直就不是彎道超車了，而是在別的人還在繞山路的時(shí)候，我們嘗試著打了一條隧道……雖然還沒有挖通，但曙光就在前方！


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