3月25日,国际光电工程学会(SPIE)的网站上发布了一则消息,这一消息一经曝出,立即在科技领域掀起了巨大的波澜。
中国科学院顺利研制出全固态深紫外(DUV)激光,其光源波长被设定为193纳米。对于整个行业而言,这堪称一次技术变革,在未来也许会使光刻机的形态发生改变。
在过去的数年之中,西方诸国针对中国实施高端型号光刻机的禁售举措,在技术被严密封锁的这种情形之下,中国究竟是通过何种方式达成目的的呢?
众所周知,光刻机属于制造芯片的核心设备,要是没有光刻机的话,芯片生产线就如同一堆废铁一般毫无用处。
简单来说,DUV激光就如同给芯片绘图的设备,光源的波长越短,能够绘制的线条就越精细,芯片的性能自然也就越强劲。
193纳米这一个数字十分关键,DUV光刻机的主流工艺全都依靠它来维持,其工艺能达到7纳米乃至3纳米的水平。
中科院此次的突破,完全摒弃了传统的方式,没有采用荷兰ASML的氟化氙准分子激光技术,而是凭借谐波转换与光学参数放大,硬是搞出了一套全新的方案。
此光源的体积较为小巧,能耗相较于传统的要低70%,并且不会释放有毒气体,既环保又高效,听起来就很令人心动。
再瞧一瞧哈尔滨工业大学(哈工大)的极紫外(EUV)技术发展状况,其13.5纳米波长的技术着眼于更为高端的工艺,相较于深紫外(DUV)技术又向前跨越了一步。
尽管当前仍然处于实验室阶段,不过一旦与中科院的DUV光源相结合,就会让人觉得中国的光刻机技术仿佛是在双管齐下,逐步地向上发展。
从理论层面来说,要是DUV光源能够应用于生产线纳米工艺就不再只是空想了,而且在未来,一旦EUV发展成熟,那将会朝着2纳米甚至1纳米迈进。
当然,技术不管被描述得多么高深莫测,终究是得落到实处,让大众能够理解。对于外行人来说,他们比较感兴趣的一个问题是,中科院的这套光源厉害在啥地方呢。
简单来讲,它宛如一个更为省油且更为小巧的发动机,将其装配到光刻机之中,能够促使整个机器运转得更为顺畅。
至于是不是真的能够派上用场,这还得取决于后续的光学系统、镜头等部件能否与研发进程相匹配。
光刻机始终是制约发展的关键难题,ASML掌控着高端市场,毫不放松,美国只需轻轻挥动权力之手,就能将中国阻挡在门外。
这就致使中芯国际、华为之类的企业,想要制造出优质芯片,却被光刻机严重制约。
现如今中科院弄出这般大的动作,人们很难不去憧憬未来。假使能够成功实现量产,那中国自主生产高端芯片就有希望了。
说不定到当时,华为的麒麟芯片就又能重新崛起了呢,中芯国际也能够理直气壮起来,不必再仰人鼻息去购买二手的东西了。
在全球范围内来看,这件事情产生的影响是非常巨大的。ASML目前在光刻机领域处于领头羊,其掌握着DUV和EUV技术,就如同拥有印钞机一般。
若中国将这一技术攻克,那便相当于在供应链中涉足一脚,芯片价格战恐怕就要爆发,欧美那些依靠技术封锁为生的日子就会变得艰难,这正是荷兰ASML最为担忧的情形。
分析人士已经着手进行计算了,他们宣称一旦中国实现自给自足,全球半导体市场就必须重新进行布局,这绝非是故意夸大其词,要知道对于芯片这样的产品而言,谁具备制造能力谁就掌握着话语权。
往大的方面去考虑,这种技术并非只能应用于芯片厂,在医疗设施、航空器材等领域或许也能受益。
就拿激光手术来说,其精度或许会更高一些,卫星上面的光学元件也能够制作得更为轻巧,技术最迷人之处就在于你永远没办法预测它能够发展到何种程度。
接下来,我们要做的事情就是把光学系统校准得更为精确,将制造流程稳固下来,力求早日攻克高端工艺制程。
从长远的角度来讲,中国说不定能够直接闯入光刻机技术的第一阵营。ASML耗费了30多年的时间才达到如今的地位,如果中国可以在一定程度上完成后来者居上,那这场翻身仗可就打得极为漂亮了。
然而,我们一定要正视当前存在的差距。从实验室到工厂,其间存在着好几道阻碍,并且专利壁垒犹如一座难以逾越的高山,ASML的那2万多项专利可不是徒有其名的,中国必须摸索出一条属于自身个人的道路。
回首往昔,中国在光刻机领域的发展历史充满了艰辛,这简直能够谱写一部满是血泪的历史。
在20世纪90年代的时候,芯片对于中国而言就如同一个遥不可及的传说。更别说是制造光刻机了,就连低端的芯片都要依赖进口,生产线也都是国外的产品。
在那个时候,国内像样的半导体工厂屈指可数,技术方面存在的差距大到令人绝望。进入2010年之后,情况变得更艰难了。
美国主导搞出了一个“瓦森纳协定”,高端光刻机一下子就沦为禁运物品了,哪怕ASML的设备再厉害,中国也没法弄来开展研究。
2019年的时候,中兴与华为相继遭受制裁,芯片供应被切断的那种感受,只有亲身经历过的才知晓,而光刻机成为了一道无法回避的难关。在那几年间,网络上到处都是怨言,都在讲中国的科技被遏制得极为严重,也不知道何时才能够自主制造出一台光刻机来。
实际上,中国一直都没闲着,早年间,上海微电子憋着一股劲儿,研发出了一台90纳米的光刻机。
2002年,当这台机器现身的时候,国内科技领域全都沸腾了,大家都认为终于有了一个开端。
尽管与ASML的顶级产品相比仍存在很大差距,但毕竟有了希望。随后,中科院、清华大学等机构也参与进来,一心扑在光源、光学系统等核心部件的钻研上。
成果已然有许多,但遗憾的是距离量产总是差了那么一点儿。实验室里有一大堆亮眼的论文产出,可工厂却一直无法开工。
彼时,众人皆憋着一股劲儿,可同时又有些气馁,感到这山太过高耸,难以翻越。
2020年之后出现了转折点,彼时国家下定决心,将芯片产业列为重中之重,资金、人才、政策纷纷向这个产业倾斜。
产学研齐心协力、联合行动,逐渐有了转机。到了2025年,在DUV和EUV方面取得的这些突破,总算是熬过了从前的艰难时光。
从90纳米制程一直发展到3纳米制程,从完全依赖进口到自主研发光源,这一历程历经了30余载,每一个阶段都仿佛是在泥泞中艰难跋涉。
科研人员们的工作状态不难想象,想必他们熬夜加班是家常便饭。实验室里一片明亮,仪器发出嗡嗡的声响。他们眼睛紧紧盯着数据,手中握着已经变凉的饭盒,可是内心却满怀希望。
这并非是与谁在斗气,而是期望去证明中国同样能做到。不管技术封锁有多么严苛,都无法阻挡这股不肯服输的劲头。
如今回首往昔,这一路走来实在是万分艰辛,每一回取得突破,都仿佛是于绝境之中强行开辟出一条生路。
中科院的这套深紫外(DUV)光源的出现绝不是偶然的,它是众多人员经过顽强坚持才换来的成果。并且,这并非是终点,仅仅是一个新的开端。
前路漫漫,不过就当下而言,中国已然登上了擂台,距离与世界顶级选手一较高下的日子已经不远了。
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