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國產超分辨力光刻機到底牛不牛?

t1PS_TechSugar ? 來源:lq ? 2018-12-06 14:40 ? 次閱讀
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關于“中國研制成功世界首臺分辨力最高紫外超分辨光刻裝備”的新聞已經過去好幾天了,新聞的熱度與這天氣一樣,慢慢轉涼。筆者擁有多年研究新媒體標題的經驗,一看這個標題,頓覺“妙哉”。從第一個詞開始,處處都透露著高點擊量元素,成就了互聯(lián)網上一出熱鬧非凡的奇葩說。

沒錯!這里的奇葩說就是綜藝節(jié)目“奇葩說”。據說,“奇葩說”擁有中國頂尖辯手,正反觀點都有顛覆你原本價值觀的沖擊力。筆者一直在想,如果奇葩說來一次“國產超分辨力光刻機到底牛不?!钡霓q題,那到底會是怎樣的場景和結局?

辯題背景:中科院光電所超分辨光刻裝備項目組經過近7年艱苦攻關,突破了多項關鍵技術,完成國際上首臺分辨力最高的紫外超分辨光刻裝備研制,其采用365納米波長光源,單次曝光最高線寬分辨力達到22納米,結合多重曝光技術后,可用于制造10納米級別的芯片。

主持人:“這件事想必大家都已經聽說,關于中國半導體發(fā)展行情來看,設備領域絕對是一塊讓人揪心的地方。在今年的2018中國集成電路創(chuàng)新應用高峰論壇上,SEMI中國區(qū)總裁居龍給出了一張去年全球前10的IC設備廠商排名,且營收增長驚人,但是排名中無一中國廠商,并且中國本土廠商的半導體設備只占全球市場份額的1~2%。顯然,此次國產超分辨力光刻機的誕生讓人們聞之便可顱內高潮。

與此同時,有不少業(yè)內人士直呼“吹?!保瑢夹g和非技術方面提出了很多質疑,但真牛還是假牛?一切都不好說,先請現場100名半導體業(yè)內人士做出投票。

我們可以看出,選擇“假牛”的有95票,相信“真牛”的僅僅只有5票。怎么說呢?看來你們半導體業(yè)內人士真的無情。寧可信其無、不可信其有。廢話不多說,我們進入辯論環(huán)節(jié)?!?/p>

正方一辯:作為正方一辯,看到這樣的初始投票結果,我頓覺壓力山大。既然在座的都是業(yè)內人士,為什么就不能相信國產技術呢?驗收專家組都說了:‘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。項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,繞過國外相關知識產權壁壘?!@里面有人挑出刺嗎?

再者,難道大家不相信中科院光電所的實力?在1970年,該所就建立了,是中國科學院在西南地區(qū)規(guī)模最大的研究所。建所以來,光電所在自適應光學、光束控制、微納光學等領域取得了多項重大成就,先后取得包括國家科技進步特等獎在內的540余項科技成果,申請專利900余件,授權專利470余件,發(fā)表論文4500余篇,在2016和2017年度連續(xù)兩年榮獲國家技術發(fā)明一等獎。這不是我吹牛,這是官網實打實的白紙黑字。

不服的,可以再搜一搜光電所研究員、項目副總設計師胡松的資料,實力還是值得肯定的。也許大家都習慣于‘國產設備落后’言論,就聽不得‘站起來’的任何只言片語嗎?于情于理,至少說明國內科研人員在不斷的付出努力,我們取得一點成就不都能相信,那未來更高的成就,科研人員還有信心去努力嗎?”

主持人:正方一辨在最后一段宣泄情緒的過程,拉了不少票數。從尷尬的5票變成了15票,不過目前情況依舊很危機,要從無情、冷酷的半導體業(yè)內人士面前拉票,難度真的很大。下面有請反方一辯。

反方一辯:主持人說的沒錯,我們業(yè)內人士是無情的,什么叫無情?就是只有真實的東西才能打動我,掀情緒是沒有任何作用的,只能讓人覺得你在尬吹。既然題目是‘真?!€是‘假?!磕俏覀円裁词桥??

目前來說,牛就是這件設備能徹底幫助國產芯片。而我們能靠此實現嗎?顯然暫時還不行。其實早在十幾年前,國際上開始對表面等離子體(surfaceplasma,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團隊。澎湃新聞采訪了光電所的科學家楊勇,他表示,‘所謂SP,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的光刻機沒法比??處资{米級的芯片是沒法用SP光刻機的,至少以現在的技術不能。’

所以想刻芯片,壓根不成立,何談打破壟斷一說?TechSugar曾經采訪過半導體設備的業(yè)內人士:‘ASML研發(fā)投入的資金非常巨大,一個型號的改進升級,所投入的錢就是我們研發(fā)投入的十倍。’本來就落后的IC設備業(yè),在資本投入上有差距很大,想要談突破、打破,有點癡心妄想了。

主持人:反方一辯果然實力強勁,從技術角度的分析的確打動了現場很多業(yè)內人士的心,本就不太樂觀的正方,只剩下了1票。接下來該怎么辦呢?

正方二辯:看來這次辯論,我們正方壓力真的是大到了極致。那好,既然要說技術,我們就談技術。

“365nm的光源,單次曝光線寬可達22nm”雖說22nm指標雖然很棒但是業(yè)界早就做過了,到底哪里厲害呢?所以關鍵是用365nm的光源單次曝光做到22nm,懂點光學的就知道這意味著什么:打破了傳統(tǒng)的衍射極限。所以在我看來,這臺機器最大的價值是驗證了表面等離子體(SP)光刻加工的可行性。

這臺SP光刻機與ASML光刻機對比怎么樣呢?舉個不恰當的例子吧,這就像是初期的槍械與最厲害的弓箭的對比。早期槍械,比如火銃,無論是射擊精度還是射擊距離都遠遠比不上厲害的弓箭,但是如今的狙擊槍早已把弓箭甩開十萬八千里了,這就是原理性的勝利。

在光刻方面,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)、增大數值孔徑(更復雜的物鏡、液體浸沒)。但是每進一步都變得更加艱難,對系統(tǒng)設計、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。而表面等離子體指的是一種局域在物質表面的特殊的電磁波,隨著離開物質表面距離的增大迅速衰減,一般認為波長量級以上的區(qū)域就不存在了。

(來源見水印)

更為神奇的是,雖然表面等離子體波是由其他電磁波激發(fā)的,但是波長會被極大地壓縮,而壓縮的比例取決于材料的電磁性質等參數。

(來源見水印)

這就意味著,利用表面等離子體波進行光刻時,從原理上就不在受到傳統(tǒng)衍射極限的限制了。

所以說,你覺得我們應該按照ASML的老路重新過一遍,還是另辟蹊徑通過新原理彎道超車呢?

這里關于技術的分析,是一名在知乎上自稱該課題組主導研發(fā)的人員,所說這位答主沒有參與這個方向研發(fā),但據他所說該項目從原理提出、項目立項到裝備最終驗收通過,前前后后有十幾年的時間。難道就不值得我們尊敬嗎?

主持人:嚯……厲害了,正方二辯一系列的回答直接把票數拉到了50票,看來業(yè)內人士很吃技術分析這一套。本以為沒有任何希望的正方,現在與反方站到了同一分數上。現在局面就越發(fā)有意思,當然最后反方二辯的回答顯得非常重要。不過,剛剛得知反方二辯要放棄自己的答辯機會,直接進入開杠環(huán)節(jié),希望直接一錘定音。

看來這位選手是信心十足,在目前這種情況下選擇開杠,是不是太魯莽了一點呢?我們還是看開杠的結果,請正反二辯走到開杠臺。

“你憑什么認為這次突破是吹牛呢?”

“本次辯題說的僅僅是真假牛叉,而想要真牛,卻沒有應用到芯片領域,何談真牛?”

“真牛就是剛剛我提到的,并沒有按照ASML老路在走,直接另辟蹊徑,這是科研人員努力付出得到的結果?!?/p>

“ASML從一開始誕生就有兩個字圍繞著它,那就是砸錢。而且為了推動EUV光刻技術的發(fā)展,英特爾三星、臺積電都向ASML投資了大量資金。如此金錢的加持下,國產怎么比?”

“此前也提到,中國本土廠商的半導體設備只占全球市場份額的1~2%,只要在設備業(yè)有突破就是真牛,至少獲得了和歐美技術交換的基礎。這一切都是良好的開端,這才是背后巨大的價值。”

“然而中國半導體的發(fā)展,并不是高調的宣傳,而是冷靜的發(fā)展,沒有特別大的成果之前,最好保持低調,少談牛叉。”

“正如你所說,我們需要低調,而讓你覺得高調的僅僅是被眾多媒體宣傳蒙蔽了視野罷了,在中國科學院光電所的網站上,標題也僅僅是‘我國新一代超分辨光刻機通過驗收’,一篇轉自中國科學報的文章。其實既然沒有得到大范圍應用,宣傳本就沒有意義,而只是外界輿論擴大而已?!?/p>

“道理我都懂,但不能用在集成電路領域,怎么能說牛呢?”

“……”

主持人:時間到,雙方辯手都做了很有力的陳詞,但結果已經一目了然,反方以1票的優(yōu)勢贏得了這次比賽,我們恭喜反方的辯手們。

(備注:近日國產光刻設備的話題在網絡爭吵激烈,一個所謂的國產突破總是要經歷這樣的過程,先媒體放大,隨后經過業(yè)內人士指正,最后不同立場的人給出各色想法。本期爭論的結果并不重要,我們在知道真相之前,還是需要保持質疑的態(tài)度。)

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原文標題:一場“國產光刻機”的奇葩說

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