國產22nm光刻機通過驗收 打破國外壟斷

日前，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，這是我國成功研製出的世界首台分辨力最高紫外超分辨光刻裝備。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22納米，結合多重曝光技術後，可用於製造製程小於10納米的晶元。

中科院理化技術研究所許祖彥院士等驗收組專家一致表示，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新路線，繞過了國外相關知識產權壁壘。

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一直以來，光刻機是中國半導體設備的重大短板，國內單位目前能夠商業量產的還是90nm光刻機，和ASML的差距非常大。國內晶圓廠所需的光刻機基本依賴進口，不僅價格異常昂貴，還必須排隊等待漫長的交貨期。另外，即便ASML願意交貨，還需要防備來自某大國的政治壓力和政治風險。

可以說，如果能夠實現光刻機的自給自足，絕對是一個振奮人心的消息。

而且就技術路線來說，中國科學院光電技術研究所的技術和國際傳統技術有一定差異。

光源是光刻機的核心部件之一。在光刻機改進中，所使用的光源也不斷改進發展：

第一代是436nm g-line。

第二代是365nm i-line。

第三代是248nm KrF。

第四代是193nm ArF。

最新的是13.5nm EUV。

目前，在集成電路產業使用的中高端光刻機採用的是193nmArF光源和13.5nmEUV光源。

而本次中國科學院光電技術研究所並沒有採用193nmArF光源和13.5nmEUV光源，而是採用了比較傳統的汞燈做光源，實現了22納米的光刻分辨力，走出了一條自己的路，這絕對是一個了不起的技術突破。

正是因此，項目副總師胡松表示，中科院光電所此次通過驗收的表面等離子體超分辨光刻裝備，打破了傳統路線格局，形成了一條全新的納米光學光刻技術路線，具有完全自主知識產權，為超材料/超表面、第三代光學器件、廣義晶元等變革性領域的跨越式發展提供了製造工具。

其實，本次的技術並非是憑空冒出來的，而是多年的潛心研發和技術積累。

早在多年前，相關資料披露：

項目完成單位在國家自然科學基金《表面等離子體光學光刻原理和方法研究》、國家863計劃《基於Super Lens的納米光刻技術》等項目的資助下，開展了"表面等離子體超衍射光學光刻基礎研究"，原創性提出將表面等離子體引入到光學光刻領域，建立了一條利用長波長光刻光源（i線、g線等）實現超越衍射極限光刻分辨力的嶄新光學光刻研究技術路線；發明了表面等離子體超衍射干涉、表面等離子體能量局域結構、表面等離子體縮小倍率超分辨成像等光刻技術，並給出了1/10波長和接近1/20波長的光刻分辨力結果（傳統光學理論衍射極限為1/4波長）；國內外搭建了首台SP光刻實驗樣機和建立了高陡直、高深寬比的配套光刻工藝，在i線365nm波長的汞燈光源下，實驗獲得50nm的光刻分辨力。

該研究成果改變了國際半導體技術藍圖（ITRS）中光學光刻分辨力受光源波長限制的傳統路線格局，突破了傳統光學光刻方法無法逾越32nm及以下光刻技術節點的原理和技術困境，為實現32nm、22nm甚至10nm以下光刻技術節點提供了全新的理論和技術手段，為光學光刻技術跨越式發展奠定了堅實基礎。

而本次"超分辨光刻裝備研製"通過驗收，則是中國科學院光電技術研究所多年的技術積累結晶。

不過，就此鼓吹中國打破ASML在高端光刻機上的壟斷，從此不需要進口國外光刻機未免為時過早。

因為，Sp光刻也有其短板，據業內人士介紹，那就是由於基本原理所限，能夠加工的晶元尺寸太小，如果需要保證質量就只能加工1-4寸的晶圓。

然而，現在的晶圓廠很多直接12寸晶圓起步，即便是6寸、8寸晶圓，也往往針對一些特定工藝，中國科學院光電技術研究所的光刻機無法滿足晶圓廠的需求。

也許有人會說，那就建4寸晶圓的生產線啊。

然而，業內專家表示，與之配套的設備都沒跟上。

也許大家會覺得，那就等配套設備跟上唄。

誠然，這樣做也並非不可，但採用這款國產光刻機，就意味著只能加工1-4寸的晶元，弄出來的晶元成本遠高於現在市面上12寸晶元做出來的，採用國產光刻機做出來的晶元很難在商業上具有競爭力。

想必大家都聽出來了，這款光刻機的真正用途，那就是特殊和專用領域。

這一點和公開消息非常吻合。

媒體報道，該光刻機製造的相關器件已在中國航天科技集團公司第八研究院、電子科技大學太赫茲科學技術研究中心、四川大學華西醫院、中科院微系統所信息功能材料國家重點實驗室等多家科研院所和高校的重大研究任務中取得應用。

明眼人一看就明白，這玩意兒做出來的元器件用在哪兒了。

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