EUV光刻机可以用波长只有头发直径一万分之一的极紫外光,在晶圆上雕刻出电路,最后造出包含上百亿个晶体管的芯片。
据清华大学官网发布的消息,清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心,以及德国联邦物理技术研究院组成的合作团队在《Nature》杂志上刊发了题为《稳态微聚束原理的实验演示》的研究论文。
该论文里,研究团队报告了一种新型粒子——稳态微聚束(Steady-state microbunching,SSMB),并进行了原理验证实验。
实验中,研究团队利用波长1064nm的激光,操控位于储存环内的电子束,电子束在绕环一整圈(周长48米)后形成了精细的微结构,即稳态微聚束。
通过探测辐射,研究团队验证了微聚束的形成,随后又验证了SSMB的工作机理。该粒子可以获得光刻机所需要的极紫外(EUV)波段,这为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。
因此,《Nature》评阅人对这项实验成果给予了高度评价,认为该项研究展示了一种新的方,这必将引起粒子加速器和同步辐射领域的兴趣。
正如前文所说,光刻机承担着芯片制造中最为复杂和关键的制作工艺步骤,是高端芯片生产中不可或缺的关键设备之一,其中7nm以下的先进制程必须用到EUV光刻机。如果没有EUV光刻机,那个国产芯片制程只能止步7nm。
以中芯国际为例,目前中芯国际的14nm工艺芯片已经实现量产,12nm工艺也已相对成熟。但受限于没有EUV光刻机,7nm工艺始终无法开展生产。
想要有所突破,必须购得最高规格的EUV光刻机。而荷兰ASML公司是目前全球唯一能够量产EUV光刻机的厂商。
就是这么一台设备,一台需要10万个零配件,其中光源的设计和专利都是美国独有,光刻机光源部分20%的核心部件全世界也只有美国能够生产。一台价值高达7亿人民币,而且一年产量只有几十台,且有限供应给三星、台积电等大客户。
目前,中国本土的光刻机制造商上海微电子已经成功研制出了22nm级别的光刻机,但22nm远不能满足当前的高端芯片生产要求。
作为国内科研的中坚力量,清华大学也肩负着攻克卡脖子的重担。这一次在理论科学上的突破,给国内光刻机的发展带来了新的思路。
早前,中科院就曾宣布开展率先行动计划,集中全院力量聚焦国家最关注的重大领域攻关,这其中就包括了光刻机。除中科院外,华为等厂商也加速研发突破光刻机等技术,仅华为就计划在2年内投入80亿美元,要在光刻机技术方面实现突破。
但以国内目前薄弱的基础,短期内攻克EUV设备并不现实,毕竟EUV光刻机是整套光刻体系中最困难的一块。中国要推进完整的光刻工业体系的发展,只能采取从低到高的策略,比如193nm深紫外ArF干式光刻机、浸没式光刻机,以及周边设备材料等。
在克服EUV光源等因素的影响以外,电能巨大消耗、挑选合适的光刻胶、高昂的资金成本都是EUV光刻机需要面对的问题。
因此,相比于EUV光刻机,国内厂商更应该在DUV光刻机站住脚跟,从周边设备与材料切入,逐步解决产业中存在的问题,把产业做扎实,最终才能完成光刻机的发展。