中科院的22mn光刻机到底是个什么东西?

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  最近几天,科技界最热的新闻就是中科院光电技术研究所承担的国家重大科研装备——超分辨光刻装备项目在成都通过验收。

  先是科技新闻发布,然后是各路自媒体高呼中国自主突破,不可战胜。要把高科技白菜化,再后来是看不下去科技人辟谣,说这个超分辨光刻装备距离实用化还远。

  那么,中科院这个22nm光刻机到底是个什么水平的东西呢?我们来看一下。

  一、报道中的变形记

  其实,中科院的这个成果最权威的报道是新华社报道出来的。

  新华社这个新闻虽然是依据事实,但是报道的手法也有一些标题党。新华社的报道是国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”29日通过验收。该光刻机由中国科学院光电技术研究所研制,光刻分辨力达到22nm,结合双重曝光技术后,未来还可用于制造10nm级别的芯片。

  在新华社的报道里面,强调了分辨率达到22nm,然后未来双重曝光技术结合以后,可以制造10nm级别的芯片。

  但是,这个22mn是如何达成的呢?细看一下,是该光刻机在365纳米光源波长下,单次曝光最高线宽分辨力达到22纳米。

  单次曝光最高线宽分辨力达到22nm。这相当于一次极限测试,而用22nm制造芯片,这是商用化。

  单次曝光制造不了芯片,从单次曝光到能用22nm造芯片,就是一个万里长征。

  从能在实验室用22nm制造芯片,到量产22nm芯片,又是一次万里长征。

  从量产22nm芯片到大规模商用22nm芯片制造,是第三次万里长征。

  然而,在媒体的一次次报道中,这三次万里长征被绕过去了。

  直接成了中科院的试验成果能大规模商用了,甚至10nm也要出来了。

  二、真正的意义

  我们知道。光刻机是制造芯片的核心装备,我国在这一领域长期落后。它采用类似照片冲印的技术,把母版上的精细图形通过曝光转移至硅片上,一般来说,光刻分辨力越高,加工的芯片集成度也就越高。但传统光刻技术由于受到光学衍射效应的影响,分辨力进一步提高受到很大限制。

  就是说,目前我们虽然在用10nm、7nm的芯片,但是这个技术的天花板已经差不多到了,未来很可能没有更小线宽的芯片制造技术可用,目前的紫外线光刻技术要走到头了。

  同时,在这条传统的制造路线上,中国的技术是比较落后的。一流光刻机的价格昂贵,核心技术在欧美日本厂商手里,中国要追赶是很困难的。

  而中科院这个项目,走了另外一条道路。拿一块金属片和非金属片亲密接触,界面上有一些乱蹦的电子;光投影在金属上,这些电子就有序地震荡,产生波长几十纳米的电磁波,可用来光刻。这叫表面等离子体光刻。

  这条道路的优势是未来的成本可以低于目前主流的技术,极限可能高于未来的主流技术,在原理上突破分辨力衍射极限,建立了一条高分辨、大面积的纳米光刻装备研发新路线,绕过国外相关知识产权壁垒。

  就是说,虽然目前技术还很稚嫩,但是未来一旦成就,确实有希望走出一条全新的道路,超越目前的世界先进水平,这才是这次突破的意义。

  三、依然任重道远

  从人类历史看,独辟蹊径,理论上优秀的技术路线很多,但是大多数最后都证明走不通而死掉了。

  譬如,在汽车历史上,马自达的转子发动机曾经引发了普遍的关注,完全不一样的原理,理论上更有优势,马自达甚至造出来几辆量产车,也夺得了大赛冠军。

  但是,事实证明,这种技术路线的缺陷至今难以解决,如今的世界还是往复式发动机的天下。

  中科院的这次突破,只能算技术路线尝试的一小步,未来有很大的概率走不下去,所以我们目前要谨慎乐观。动不动就突破技术封锁之类的心态要不得。

  脚踏实地,一个个问题去解决,也许有一天中国的芯片制造真的能弯道超车。但是现在还不是庆祝的时候。

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