[光刻弯道] 中科院5nm激光光刻弯道超车?95后本科生DIY纳米级光刻机?背后的真实情况

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  • 来源:中国科学院系统生物学重点实验室

原题目:中科院5nm激光光刻弯道超车?95后本科生DIY纳米级光刻机?背后的真实情形

材料起源:知乎、大数据文摘、传感器技巧等

物联网智库 收拾宣布

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导 读

中国苦“芯”久矣!中国慕“光刻机”亦久矣!如果我们真的在核心技巧范畴取得了重大进展,那确切值得大书特书,大力报道;但如果夸张其实,自我高潮,那只能是误导群众,贻笑慷慨。

面对美帝的接连制裁和打压,许多科技圈从业者现实中还没被鱼刺卡过喉咙,却已在精力上饱尝如鲠在喉的苦楚。

在众多“鱼刺”中,芯片无疑是扎得最深的那一根,而光刻机则是阻隔这根刺头被拔出的重要障碍之一。

在媒体的狂轰乱炸之下,即使从事的是和芯片八竿子打不着边儿的行业,恐怕也会对光刻机略知一二。简略来说,半导体芯片制作分为 IC 设计、 IC 制作、 IC 封测三大环节, 光刻作为 IC 制作的核心环节,其工作原理可以被懂得为“萝卜雕花”,只不过是在硅片上雕,重要作用是将掩模版上的芯片电路图转移到硅片上。 由于光刻的工艺程度直接决议芯片的制程程度和性能程度,光刻成为 IC 制作中最庞杂、最要害的工艺步骤, 光刻的核心装备——光刻机更是被誉为半导体工业皇冠上的明珠。

“得不到的永远在骚动”,因为太过盼望,和光刻机有关的任何风吹草动往往都会成为大消息。就在前几天,有2则和光刻相干的新闻浮现刷屏之势:其一是“ 中科院宣布5nm激光光刻技巧”,被部分媒体解读为“中国芯取得历史性突破”、“荷兰ASML将被我们代替(ASML笑笑表现不说话)”;其二是“ 95后本科生低成本DIY纳米级光刻机”,该名学生则被冠以“真正的后浪”、“中国芯片行业未来的盼望”等称号。

诚然,中国苦“芯”久矣!中国慕“光刻机”亦久矣!如果我们真的在核心技巧范畴取得了重大进展,那确切值得大书特书,大力报道;但如果夸张其实,自我高潮,那只能是误导群众,贻笑慷慨。

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5nm激光光刻研讨进展≠光刻机进展

近日,中国科学院苏州纳米技巧与纳米仿生研讨所研讨员张子旸与国度纳米中心研讨员刘前合作,在Nano Letters上发表了题为5 nm Nanogap Electrodes and Arrays by a Super-resolution Laser Lithography(DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00978)的研讨论文,报道了一种 新型5nm超高精度激光光刻加工方式。

为什么说是新型呢?因为荷兰ASML公司是全球唯一能生产EUV光刻机的公司,他们之前表态7nm以下工艺都须要EUV光刻机才行。 现在中科院苏州纳米所的团队开发了一种不须要应用EUV技巧就可以制备出5nm特点线宽的激光光刻技巧。

据悉,半导体光刻最主要的指标是光刻辨别率,它跟波长及数值孔径NA有关,波长越短、NA越大,光刻精度就越高,EUV光刻机就是从之前193nm波长变成了13.5nm波长的EUV极紫外光,而NA指标要看物镜体系,ASML在这方面靠的是德国蔡司的NA=0.33的物镜,下一代才回到NA=0.55的程度。

中科院苏州所结合国度纳米中心开展的这项研讨有所不同,在无机钛膜光刻胶上,采取双激光束(波长为405 nm)交叠技巧,通过准确把持能量密度及步长,实现了1/55衍射极限的突破(NA=0.9),到达了最小5nm的特点线宽。

此外,该研讨应用了研讨团队开发的具有完整知识产权的激光直写装备,应用激光与物资的非线性相互作用来进步加工辨别率,有别于传统的缩短激光波长或增大数值孔径的技巧路径,打破了传统激光直写技巧中受体资料为有机光刻胶的限制,可应用多种受体资料,扩大了激光直写的利用场景。

首先须要明白的是,中科院5nm光刻技巧的胜利,确切是值得确定、鼓舞人心的好事情。但如果就此得出“中国已经弯道超车ASML”、“我们将代替荷兰的ASML光刻机”、“ASML的EUV光刻机将变成白菜价”之类的结论,那就是偷换概念、曲解事实了。

一位业内人士强调:“该文章中并没有提到5nm是用于芯片制作,而是研讨团队应用激光直写技巧,实现了纳米狭缝电极阵列构造的范围生产。狭缝电极是光电子器件的基本元件,并非是集成电路。 能生产零件和能把庞杂的电路功效融会,两者之间存在着很大的差距。这个相似中科院去年发表文章称,实现了2nm晶体管的设计,但被部分媒体说成了2nm芯片。虽然都是2nm,可是完整不是一个概念。”

另外,即使该技巧未来可被用于芯片制作, 但试验室技巧和工业量产之间也隔着十万八千里的距离。另一位业内人士表现:“中科院的5nm激光光刻技巧目前仅仅局限于试验室小范围小批量的进行试验,不论是光刻的面积还是光刻的速度,都要比目前工业利用的光刻机弱很多,想要实现大范围批量的生产,要等到这项技巧必需完整成熟了才有可能实现。至于这种5nm激光光刻技巧什么时候能够实现量产,我们不得而知,但从光刻机研发的历史以及技巧的晋级难度来看,这种光刻技巧想要实现量产,我以为至少须要5年时光以上甚至更长。”

我国的光刻机为何难以突破,因为不仅仅是局限于激光光刻加工方式,还包含各种零部件的枷锁。 荷兰ASML公司CEO曾经表现,不担忧把高端光刻机卖给中国,中国会因此复制出高端光刻机。因为ASML制作的高端光刻机涉及到很多精密零部件,其中90%都是对外采购的,这也使得光刻机很难被复制出来。像德国蔡司的光学镜头、美国的激光产生器等,就让ASML制作的光刻机,在光学技巧上获得了世界领先。

只有认清现实,才干更好地脚踏实地。

低成本DIY纳米级光刻机可还行?

和中科院5nm激光光刻技巧被大肆报道的差不多同一时代,一个95后本科生也在圈内火了~

援引媒体“ 大数据文摘”的报道:一位大连理工大学化工学院的Up主彭译锋,竟然凭着一张图纸给胜利在家里搭建了纳米级光刻机,还胜利光刻出~75微米(75000纳米)的孔径。

令人觉得吃惊的是,这位同窗还在读本科,全部制作进程都是在一间超简陋的小书桌上完成的,全体数学演算全靠一张白板,所有的资料都堆放在桌上地上,简直就是“家居试验室榜样”。

Up主地址如下:

彭同窗在视频中表现,他制作光刻机的图纸来自自己西安电子科技大学的同窗,图纸大概长下图这个样子。彭同窗也正是凭借着这张图纸,完全复刻了整台纳米级光刻机。

他目前的研讨结果花了大概半年自己揣摩出来的,最早的兴致来自高中的时候,那个时候还没有视频和材料,但是他就是想自研芯片。

其实,这个事儿原来挺好,本科生自己DIY,对动手才能和工程才能都是极好的锤炼,学校也应当积极提倡。但坏就坏在这事儿被宣传过火,非得拿光刻机做消息,就引起许多真正半导体行业从业者的不满了。

知乎网友Hellc质疑:“明明是个类光刻机的DIY设计,媒体为什么要重点突出光刻机?明明是微米为什么要强行说成纳米?”

知乎网友一倍速同样表现:“这个东西基本不是光刻机,而是一个激光雕刻工作台。光刻是不会直接在资料上腐化的。所谓光刻,正如字面意思所述,是去刻蚀,但是宾语不是硅片,而是光刻胶膜,是将光刻胶膜中的一部分变更,用特别的化学试剂清洗时,被光照的部分和不被光照的部分。一个被溶解,一个不被溶解。这个步骤叫做显影,之后会用刻蚀液进行图案的刻蚀。也就是说在半导体工艺流程中,要想在一个片子上做图案,应当是光刻+显影+刻蚀。而报道中是光刻+显影,真的就拿光去刻了......”

结语

一个有意思的现象是,所有在这2篇相干报道下面提出质疑的人都无一例外的被或多或少的人喷了。大意是说“这个时候你还泼冷水,是不是中国人”;“键盘侠,你行你上啊”!

须要强调的是,很多人的质疑并不是针对中科院的技巧和彭同窗的行动本身,而是针对媒体为了博取噱头而故意“捧杀”的做法。盼望自己的国度强盛是人之常情,但过度的宣传只会让中国本就普及不好的微电子基础知识雪上加霜,也会造成舆论的凌乱......

路漫漫其修远兮,我们依然要艰难斗争、高低求索。

引用材料:

1.《95后up主低成本DIY纳米级光刻机!一图纸一书桌研讨半年,挑衅芯片制作最难环节》,大数据文摘,笪洁琼

2.《中科院研发新型激光光刻技巧:不用EUV 直击5nm》,传感器技巧

3.《媒体称中科院实现5nm芯片光刻机,传到美国那里就是“笑话”》

4.知乎话题《如何对待‘本科生自制光刻机’这一报道?有哪些意义和局限性》

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