中科院的22mn光刻機到底是個什麼東西?

2020-12-17 maomaobear

最近幾天,科技界最熱的新聞就是中科院光電技術研究所承擔的國家重大科研裝備——超分辨光刻裝備項目在成都通過驗收。

先是科技新聞發布,然後是各路自媒體高呼中國自主突破,不可戰勝。要把高科技白菜化,再後來是看不下去科技人闢謠,說這個超分辨光刻裝備距離實用化還遠。

那麼,中科院這個22nm光刻機到底是個什麼水平的東西呢?我們來看一下。

一、報導中的變形記

其實,中科院的這個成果最權威的報導是新華社報導出來的。

新華社這個新聞雖然是依據事實,但是報導的手法也有一些標題黨。新華社的報導是國家重大科研裝備研製項目「超分辨光刻裝備研製」29日通過驗收。該光刻機由中國科學院光電技術研究所研製,光刻分辨力達到22nm,結合雙重曝光技術後,未來還可用於製造10nm級別的晶片。

在新華社的報導裡面,強調了解析度達到22nm,然後未來雙重曝光技術結合以後,可以製造10nm級別的晶片。

但是,這個22mn是如何達成的呢?細看一下,是該光刻機在365納米光源波長下,單次曝光最高線寬分辨力達到22納米。

單次曝光最高線寬分辨力達到22nm。這相當於一次極限測試,而用22nm製造晶片,這是商用化。

單次曝光製造不了晶片,從單次曝光到能用22nm造晶片,就是一個萬裡長徵。

從能在實驗室用22nm製造晶片,到量產22nm晶片,又是一次萬裡長徵。

從量產22nm晶片到大規模商用22nm晶片製造,是第三次萬裡長徵。

然而,在媒體的一次次報導中,這三次萬裡長徵被繞過去了。

直接成了中科院的試驗成果能大規模商用了,甚至10nm也要出來了。

二、真正的意義

我們知道。光刻機是製造晶片的核心裝備,我國在這一領域長期落後。它採用類似照片衝印的技術,把母版上的精細圖形通過曝光轉移至矽片上,一般來說,光刻分辨力越高,加工的晶片集成度也就越高。但傳統光刻技術由於受到光學衍射效應的影響,分辨力進一步提高受到很大限制。

就是說,目前我們雖然在用10nm、7nm的晶片,但是這個技術的天花板已經差不多到了,未來很可能沒有更小線寬的晶片製造技術可用,目前的紫外線光刻技術要走到頭了。

同時,在這條傳統的製造路線上,中國的技術是比較落後的。一流光刻機的價格昂貴,核心技術在歐美日本廠商手裡,中國要追趕是很困難的。

而中科院這個項目,走了另外一條道路。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,產生波長几十納米的電磁波,可用來光刻。這叫表面等離子體光刻。

這條道路的優勢是未來的成本可以低於目前主流的技術,極限可能高於未來的主流技術,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新路線,繞過國外相關智慧財產權壁壘。

就是說,雖然目前技術還很稚嫩,但是未來一旦成就,確實有希望走出一條全新的道路,超越目前的世界先進水平,這才是這次突破的意義。

三、依然任重道遠

從人類歷史看,獨闢蹊徑,理論上優秀的技術路線很多,但是大多數最後都證明走不通而死掉了。

譬如,在汽車歷史上,馬自達的轉子發動機曾經引發了普遍的關注,完全不一樣的原理,理論上更有優勢,馬自達甚至造出來幾輛量產車,也奪得了大賽冠軍。

但是,事實證明,這種技術路線的缺陷至今難以解決,如今的世界還是往復式發動機的天下。

中科院的這次突破,只能算技術路線嘗試的一小步,未來有很大的概率走不下去,所以我們目前要謹慎樂觀。動不動就突破技術封鎖之類的心態要不得。

腳踏實地,一個個問題去解決,也許有一天中國的晶片製造真的能彎道超車。但是現在還不是慶祝的時候。

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