光刻機(jī)可能大多數(shù)人都不了解，它是我們制作芯片的重要裝備。對于芯片也是制約一個(gè)**科技，設(shè)備發(fā)展的重要因素。下面就隨著四川光刻機(jī)公司一起來看看中科院研究出新型紫外超分辨光刻機(jī)這一突破中間發(fā)生的一些小故事和這一設(shè)備誕生的歷程。

經(jīng)過近七年艱苦攻關(guān)，“超分辨光刻裝備研制”項(xiàng)目通過驗(yàn)收。這意味著，現(xiàn)在中國有了“**上首臺分辨力紫外(即22納米@365納米)超分辨光刻裝備”。

換句話說，我國科學(xué)家研制成功了一種非常強(qiáng)大的光刻機(jī)。

光刻機(jī)，那可是芯片制造的核心裝備。我國一直在芯片行業(yè)受制于人，在光刻機(jī)領(lǐng)域更是如此，時(shí)常遭遇國外掐脖子、禁售等種種制約。

對于這次的突破，驗(yàn)收**組的意見是：

“該光刻機(jī)在365納米光源波長下，單次曝光線寬分辨力達(dá)到22納米。項(xiàng)目在原理上突破分辨力衍射極限，建立了一條高分辨、大面積的納米光刻裝備研發(fā)新路線，繞過國外相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)壁壘。”

消息一出，很多人都紛紛稱贊，但大多數(shù)都是不明覺厲，當(dāng)然也有人說是吹牛。這個(gè)消息背后，到底意味著什么呢？

這個(gè)突破亮點(diǎn)很多，其中值得關(guān)注的有幾個(gè)點(diǎn)，量子位簡單總結(jié)如下：

光源：粗刀刻細(xì)線

這個(gè)國產(chǎn)的光刻機(jī)，采用365納米波長光源，屬于近紫外的范圍。

通常情況下，為了追求更小的納米工藝，光刻機(jī)廠商的解決方案是，使用波長越來越短的光源。ASML就是這種思路。

現(xiàn)在國外使用*廣泛的光刻機(jī)的光源為193納米波長深紫外激光，光刻分辨力只有38納米，約0.27倍曝光波長。

這臺國產(chǎn)光刻機(jī)，可以做到22納米。而且，“結(jié)合雙重曝光技術(shù)后，未來還可用于制造10納米級別的芯片”。

也就是說，中科院光電所研發(fā)的這臺光刻機(jī)，用波長更長（近紫外）、成本更低（汞燈）的光源，實(shí)現(xiàn)了更高的光刻分辨力（0.06倍曝光波長）。

項(xiàng)目副總設(shè)計(jì)師、中科院光電技術(shù)研究所研究員胡松在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)，打了一個(gè)比方：“這相當(dāng)于我們用很粗的刀，刻出一條很細(xì)的線?！边@就是所謂的突破分辨力衍射極限。

因此，它也被稱為**上首臺分辨力的紫外超分辨光刻裝備。

成本：高端設(shè)備“白菜價(jià)”

波長越短，成本越高。

為獲得更高分辨力，傳統(tǒng)上采用縮短光波、增加成像系統(tǒng)數(shù)值孔徑等技術(shù)路徑來改進(jìn)光刻機(jī)，但問題在于不僅技術(shù)難度極高，裝備成本也極高。

ASML第五代光刻機(jī)使用波長更短的13.5納米極紫外光（EUV），用于實(shí)現(xiàn)14納米、10納米、及7納米制程的芯片生產(chǎn)。

一臺這樣的光刻機(jī)售價(jià)1億美元以上。

而中科院光電所這臺設(shè)備，使用波長更長、更普通的紫外光，意味著國產(chǎn)光刻機(jī)使用低成本光源，實(shí)現(xiàn)了更高分辨力的光刻。

有網(wǎng)友評價(jià)稱，中國造的光刻機(jī)說不定和其他被中國攻克的高科技設(shè)備一樣，以后也成了白菜價(jià)。

突破：破局禁運(yùn)，彎道超車

這臺光刻機(jī)的出現(xiàn)，還有另一個(gè)重要的意義。

這里我們引用央廣的報(bào)道：

“超分辨光刻裝備項(xiàng)目的順利實(shí)施，打破了國外在高端光刻裝備領(lǐng)域的壟斷，為納米光學(xué)加工提供了全新的解決途徑，也為新一代信息技術(shù)、新材料、生物醫(yī)療等**戰(zhàn)略技術(shù)領(lǐng)域，基礎(chǔ)**和國防安全提供了核心技術(shù)保障。

項(xiàng)目副總設(shè)計(jì)師、中科院光電技術(shù)研究所研究員胡松介紹：“**個(gè)首先表現(xiàn)于我們現(xiàn)在的水平和**上已經(jīng)可以達(dá)到持一致的水平。分辨率的指標(biāo)實(shí)際上也是屬于國外禁運(yùn)的一個(gè)指標(biāo)，我們這項(xiàng)目出來之后對打破禁運(yùn)有很大的幫助。”

“第二個(gè)如果國外禁運(yùn)我們也不用怕，因?yàn)槲覀冞@個(gè)技術(shù)再走下去，我們認(rèn)為可以有**。在芯片未來發(fā)展、下一代光機(jī)電集成芯片或者我們說的廣義芯片（研制領(lǐng)域），有可能彎道超車走在更前面?！?/span>

局限

當(dāng)然，我們也不能頭腦發(fā)熱。

這個(gè)設(shè)備的出現(xiàn)，并不意味著我國的芯片制造立刻就能突飛猛進(jìn)。一方面，芯片制造是一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，另一方面中科院光電所的光刻機(jī)還有一定的局限。

據(jù)介紹，目前這個(gè)裝備已制備出一系列納米功能器件，包括大口徑薄膜鏡、超導(dǎo)納米線單光子探測器、切倫科夫輻射器件、生化傳感芯片、超表面成像器件等，驗(yàn)證了該裝備納米功能器件加工能力，已達(dá)到實(shí)用化水平。

也就是說，目前主要是一些光學(xué)等領(lǐng)域的器件。

不過也有知乎網(wǎng)友表示“以目前的技術(shù)能力，只能做周期的線條和點(diǎn)陣，是無法制作復(fù)雜的IC需要的圖形的”。

這一技術(shù)被指“在短期內(nèi)是無法應(yīng)用于IC制造領(lǐng)域的，是無法撼動ASML在IC制造領(lǐng)域分毫的……但形成了一定的威脅，長期還是有可能取得更重要的突破的。”

中國光刻機(jī)制造落后現(xiàn)狀

目前**上生產(chǎn)光刻機(jī)的主要廠商有荷蘭的ASML、日本的尼康、佳能。其中，數(shù)ASML技術(shù)很**。

國內(nèi)也有生產(chǎn)光刻機(jī)的公司，比如上海微電子裝備，但技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于ASML。

上海微電子裝備目前生產(chǎn)的光刻機(jī)僅能加工90納米工藝制程芯片，這已經(jīng)是國產(chǎn)光刻機(jī)高水平。而ASML已經(jīng)量產(chǎn)7納米制程EUV光刻機(jī)，至少存在著十幾年的技術(shù)差距。

光刻機(jī)是制造芯片的核心裝備，過去一直是中國的技術(shù)弱項(xiàng)。光刻機(jī)的水平嚴(yán)重制約著中國芯片技術(shù)的發(fā)展。我們一直在被“卡脖子”。

國內(nèi)的芯片制造商中芯**、長江存儲等廠商不得不高價(jià)從ASML買入光刻機(jī)。

今年5月，日經(jīng)亞洲評論曾報(bào)道，中芯**向**半導(dǎo)體設(shè)備大廠ASML下單了一臺1.2億美元的EUV光刻機(jī)，預(yù)計(jì)將于2019年初交貨。

另外，長江存儲今年也從ASML買入一臺浸潤式光刻機(jī)，售價(jià)高達(dá)7200萬美元。

那么，所謂的光刻機(jī)到底是啥？

光刻機(jī)原理

光刻機(jī)，芯片制造的核心設(shè)備之一。中科院光電所的胡松、賀曉棟在《中科院之聲》發(fā)表的一篇文章中這樣介紹它的重要性：

“后工業(yè)時(shí)代包括現(xiàn)在的工業(yè)3.0、工業(yè)4.0，都以芯片為基礎(chǔ)，光刻機(jī)作為制造芯片的工具，就相當(dāng)于工業(yè)時(shí)代的機(jī)床，前工業(yè)時(shí)代的人手。

但比較特殊的是，光刻機(jī)以光為“刀具”。具體來說，工藝流程大致是這樣的：

“在硅片表面覆蓋一層具有高度光敏感性光刻膠，再用光線透過掩模照射在硅片表面，被光線照射到的光刻膠會發(fā)生反應(yīng)。

此后用特定溶劑洗去被照射/未被照射的光刻膠， 就實(shí)現(xiàn)了電路圖從掩模到硅片的轉(zhuǎn)移?！?/span>

這只是一個(gè)簡化的過程，通常情況下，想要用光刻機(jī)制造出一個(gè)芯片，需要在極其細(xì)微的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行上百次套刻和數(shù)千道工藝，需要幾百種設(shè)備才能完成。

這次中科院研制成功的光刻機(jī)，能力達(dá)到了22納米。這是什么概念呢？中科院的文章中提到了一個(gè)對比：

“頭發(fā)的直徑約為80微米，22納米是頭發(fā)直徑的1/3600。也就是說，這個(gè)光刻機(jī)能夠在頭發(fā)表面加工各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)?！?/span>

這臺光刻機(jī)，是誰研發(fā)出來的？

中科院光電所的7年探索

這臺光刻機(jī)背后的研究機(jī)構(gòu)是中科院光電所。

帶頭完成這項(xiàng)研發(fā)任務(wù)的，是中科院光電所所長、超分辨光刻裝備項(xiàng)目首席科學(xué)家、中國科學(xué)院大學(xué)教授&博導(dǎo)羅先剛研究員。

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