光刻機(jī)做成“光刻廠”,，靠不靠譜？

Callejon

距離華為Mate 60 pro突然開售已經(jīng)過(guò)去半個(gè)月,，線上預(yù)訂的粉絲們最近都陸續(xù)收到了新機(jī),。

但由于華為官方一直沒(méi)有召開手機(jī)發(fā)布會(huì)，因此這款手機(jī)上依然有非常多的謎團(tuán)等待解開,。

就例如,，這顆突然“空降”的麒麟9000s處理器，究竟算不算5G芯片,？華為又是如何在重重封鎖下,，“手搓”這顆純國(guó)產(chǎn)芯片呢？

在這里,，我們就不對(duì)華為背后的技術(shù)和進(jìn)行過(guò)多揣測(cè),，但可以肯定的是，國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)技術(shù)在近期有不小的突破,。

巧的是,，就在最近，一項(xiàng)來(lái)自清華大學(xué)的光刻機(jī)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)上火了起來(lái),，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),，就是把光刻機(jī)做得足夠大，就能生產(chǎn)出EUV光刻機(jī)需要的光源,。

這樣的腦洞,，不僅路人們聽上去玄乎，就連不少技術(shù)人員也表示了驚嘆,。

一時(shí)間,，網(wǎng)上的解讀和質(zhì)疑聲也是層出不窮。

什么是SSMB

這項(xiàng)由清華大學(xué)提出的技術(shù),，專業(yè)術(shù)語(yǔ)名叫“穩(wěn)態(tài)微聚束”（steady-state micro-bunching）,，簡(jiǎn)稱SSMB，是一種新型的粒子加速器光源,。

最早由清華大學(xué)杰出訪問(wèn)教授趙午教授與其博士生于2010年提出,，并在2017年，與清華大學(xué)工程物理系教授唐傳祥合作,，共同發(fā)起理論實(shí)驗(yàn),。

在2022年的中國(guó)物理學(xué)會(huì)秋季學(xué)術(shù)會(huì)議上，研究組成員潘志龍?zhí)岬搅擞蒘SMB技術(shù)造出來(lái)的光刻機(jī),，叫作“SSMB-EUV”光刻機(jī),，而這也正是最近討論的話題的來(lái)源,。

圖源 |寇享學(xué)術(shù)

SSMB背后涉及的原理非常復(fù)雜，筆者并不能完全解釋,，所以這里就結(jié)合幾位科普博主的講解視頻,，簡(jiǎn)單進(jìn)行一點(diǎn)概括。

首先,，光刻機(jī)的原理,，是利用光刻機(jī)發(fā)出的光源，通過(guò)設(shè)定好圖形的光罩,，對(duì)涂有光刻機(jī)的硅板進(jìn)行曝光,，從而“刻”出電子線路圖，再進(jìn)行一些后期加工,，最終形成芯片的雛形,。

如果光源的波長(zhǎng)越短、功率越大,，這樣的“光刀”就更加鋒利,，“雕刻”出來(lái)的電子線路圖也就更加精密，芯片的性能與算力也就越強(qiáng),。目前,，波長(zhǎng)僅為13.5nm的極紫外光（EUV），是高端芯片的唯一選擇,。

從電磁波譜上看,，EUV已經(jīng)非常接近X-射線，這么高的能量,，單靠物理操作很難實(shí)現(xiàn),。

ASML采用的是LPP模式，通過(guò)一臺(tái)功率大于20 kW的CO2氣體激光器轟擊液態(tài)錫,，形成等離子體,，從而產(chǎn)生極紫外光。

圖 |LPP-EUV

在找到EUV光源解決方案后,，加上多年以來(lái)的光刻技術(shù),，ASML做出業(yè)內(nèi)最頂尖的EUV光刻機(jī)，最終壟斷了整個(gè)市場(chǎng),。

值得一提的是,，為ASML提供EUV技術(shù)的是美國(guó)公司Cymer，這是全球唯一能夠提供商用EUV光源的公司,，國(guó)內(nèi)自然無(wú)法從外部解決光源問(wèn)題,。

不過(guò)，實(shí)現(xiàn)EUV光源的方案不止一種,，清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)想到了用加速器加速電子,，從而產(chǎn)生高功率的輻射,。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),，電子只要加速運(yùn)動(dòng),，就會(huì)發(fā)射電磁波，理論上只要加速度夠快,，那么必然出現(xiàn)符合EUV波長(zhǎng)的“光子”,。

但光有一個(gè)“光子”還不夠，想做光刻機(jī)需要穩(wěn)定的“光束”,。

研究人員發(fā)現(xiàn),，當(dāng)電子束繞過(guò)加速器后，受到磁場(chǎng)的作用,，會(huì)形成精細(xì)的微結(jié)構(gòu),，這種就是“微聚束”。

圖源 | 《自然》雜志

再讓這些微聚束穿入激光陣列,，通過(guò)激光與電子的相互作用,，形成有一定間隔，相對(duì)聚集的排列,，就這樣,，微聚束被“穩(wěn)態(tài)”地保持了。

就這樣,，穩(wěn)態(tài)微聚束呈現(xiàn)出極紫外光的高功率與短波長(zhǎng),，算得上一種全新的EUV光源解決思路。

光刻機(jī)做成“光刻廠”,，靠不靠譜,？

解釋完SSMB技術(shù)，光刻廠又是怎么一回事,？

在網(wǎng)上,，有人把“SSMB-EUV”光刻機(jī)稱作光刻工廠，甚至給出了工廠所在的地河北雄安新區(qū),，并貼出了相關(guān)圖片（注：網(wǎng)傳圖片為高能同步輻射光源項(xiàng)目,，并非SSMB設(shè)施）。

據(jù)悉,，除了3nm工藝外,，4nm、7nm,、14nm,、28nm，但凡你聽說(shuō)過(guò)的芯片制程工藝,，都能在這個(gè)光刻工廠里解決,。

圖源 | 微博

為了更好地理解,，有人形象地將光刻工廠比喻成籃球架——如果說(shuō)以前最中心的籃筐里（3nm）難度很大，那么就多加幾個(gè)籃筐（其他工藝）,，只要投籃次數(shù)夠多,，總能投到最中心籃筐，而投不進(jìn)的話,，掉到其他籃筐里也能得分,。

從原理上來(lái)說(shuō)，光刻工廠和SSMB技術(shù)確實(shí)有很大的關(guān)聯(lián)性,，都是利用電子束加速產(chǎn)生電磁波,，從而得到對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。由于粒子加速器體積大（加速器周長(zhǎng)100-150米）,，同時(shí)需要很多配套設(shè)施,，因此占地規(guī)模大也非常正常。

當(dāng)然,，方案可行,，實(shí)施起來(lái)并沒(méi)有那么容易。

首先,，從官方新聞稿看,，這次在雄安新區(qū)落地的SSMB-EUV光源設(shè)施項(xiàng)目更接近科研用途，而不是實(shí)際生產(chǎn),。

從研發(fā)進(jìn)程來(lái)看,，SSMB-EUV技術(shù)在2021年在《Nature》雜志上正式刊登，通過(guò)原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),，想在短時(shí)間內(nèi)跨過(guò)下一步驗(yàn)證,，走向商用，還要一定時(shí)間,。

其實(shí),，不論是光刻機(jī)還是光刻工廠，光源只是光刻機(jī)中的關(guān)鍵設(shè)備之一,，其他配套設(shè)備同樣不可或缺,。

作為一種全新的方案，其他國(guó)產(chǎn)替代設(shè)備是否適配SSMB-EUV技術(shù),，還是一個(gè)未知數(shù),。

最后，就是不少人提到的能源消耗和使用成本高的問(wèn)題,，雖然后續(xù)可以通過(guò)建造多條生產(chǎn)線將成本攤薄,，但這就需要極強(qiáng)的規(guī)劃能力和長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)能力。

總之,，方案有了,，思路有了,，光刻工廠值得期待，但距離實(shí)際生產(chǎn)還有一段距離,。

fiyu1314

   不懂,，不過(guò)看這個(gè)宣傳方式就不是好事,，大家都知道一個(gè)道理叫悶聲發(fā)大財(cái),。這種短視頻天天講的，肯定是有某些目的的,。
   如果技術(shù)原理沒(méi)問(wèn)題,，合理的經(jīng)濟(jì)投入，優(yōu)秀的管理團(tuán)隊(duì),，優(yōu)秀的技術(shù)團(tuán)隊(duì)再加時(shí)間,，應(yīng)該是沒(méi)問(wèn)題的。但是這種宣傳就容易有資本介入,，也容易引起一些居心不良的人或者國(guó)家注意,，到時(shí)候收買或者安插幾個(gè)，可以做決策的人,，隨意做幾個(gè)錯(cuò)誤的決策,，經(jīng)濟(jì)時(shí)間損失就不一定多少。

東北制造

ヾ(❀╹◡╹)ﾉ~✧:;
期待～～～~~~···

hl90

看了很多這方面的報(bào)道,，說(shuō)實(shí)話,，沒(méi)有一家能解釋的清楚這個(gè)所謂光刻廠原理的。
也沒(méi)有一家能說(shuō)清中國(guó)7納米芯片怎么來(lái)的,。